[發(fā)明專利]一種基于同調(diào)機(jī)組分群的風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)等值方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810976495.X
• 申請(qǐng)日: 2018-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN109408849B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卜京;汪成根;張寧宇;周前;劉建坤;鄭文哲;涂杉杉;焦永輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué);國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06K9/62
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發(fā)明公開了一種基于同調(diào)機(jī)組分群的風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)等值方法。該方法為：對(duì)環(huán)境風(fēng)速分布進(jìn)行建模；根據(jù)機(jī)組不規(guī)則排列時(shí)的輸入風(fēng)速相互干擾，建立尾流效應(yīng)模型；針對(duì)不規(guī)則排列下的機(jī)組，分析因連接電纜不等長造成的動(dòng)態(tài)特性的影響；求解雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)電磁系統(tǒng)特征方程，分析該方程的主導(dǎo)模式，并判別同調(diào)性依據(jù)；取同調(diào)判別所得的特征量，作為風(fēng)電機(jī)組分群依據(jù)，采用層級(jí)聚類算法對(duì)場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行同調(diào)分群；基于分群結(jié)果，采用容量加權(quán)方法完成系統(tǒng)等值機(jī)組參數(shù)計(jì)算。本發(fā)明解決了復(fù)雜地形影響下場(chǎng)內(nèi)機(jī)組不規(guī)則排布導(dǎo)致的尾流效應(yīng)，以及集電線路阻抗造成的等值模型精度低的問題，減小了穩(wěn)態(tài)及動(dòng)態(tài)仿真的功率誤差，適用于建立風(fēng)電場(chǎng)等值模型。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)電場(chǎng)建模技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于同調(diào)機(jī)組分群的風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)等值方法。

背景技術(shù)

目前，世界風(fēng)力發(fā)電出現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展的趨勢(shì)。隨著規(guī)模化發(fā)展以及國產(chǎn)化率的提高， MW級(jí)風(fēng)電機(jī)組在行業(yè)內(nèi)普遍推廣使用，由數(shù)十甚至上百臺(tái)機(jī)組構(gòu)成的大型風(fēng)電場(chǎng)日益增多，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，如何合理高效地對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行建模分析計(jì)算已經(jīng)成為一個(gè)重要課題。

對(duì)于大型風(fēng)電場(chǎng)，人們?cè)谘芯科洳⒕W(wǎng)特性時(shí)，更多關(guān)注的是將其作為一個(gè)整體的輸出特性，而并非每一臺(tái)機(jī)組的具體情況，如果采用對(duì)每臺(tái)機(jī)組都建模的詳細(xì)模型，將會(huì)增大計(jì)算量，甚至造成“維數(shù)災(zāi)”難以收斂。在分析建模的過程中應(yīng)當(dāng)尋找合適的風(fēng)電場(chǎng)等值方法來對(duì)大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行降階聚合。在對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行等值建模時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部地形空間因素的差異，造成了相同類型風(fēng)電機(jī)組間的風(fēng)速也存在差異。由于尾流效應(yīng)和地形地貌等原因造成的風(fēng)速以及場(chǎng)內(nèi)集電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致大型風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性之間存在一定差異。傳統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)等值方法未考慮地形因素影響，存在如下問題：復(fù)雜地形影響下場(chǎng)內(nèi)機(jī)組不規(guī)則排布導(dǎo)致的尾流效應(yīng)，以及集電線路阻抗導(dǎo)致的等值模型精度降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于復(fù)雜地形下的基于同調(diào)機(jī)組分群的風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)等值方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于同調(diào)機(jī)組分群的風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)等值方法，包括以下步驟：

步驟1、對(duì)環(huán)境風(fēng)速分布進(jìn)行建模；

步驟2、根據(jù)機(jī)組不規(guī)則排列時(shí)的輸入風(fēng)速相互干擾，建立尾流效應(yīng)模型；

步驟3、針對(duì)不規(guī)則排列下的機(jī)組，分析因連接電纜不等長造成的動(dòng)態(tài)特性的影響；

步驟4、求解雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)電磁系統(tǒng)特征方程，分析該方程的主導(dǎo)模式，并判別同調(diào)性依據(jù)；

步驟5、取同調(diào)判別所得的特征量，作為風(fēng)電機(jī)組分群依據(jù)，采用層級(jí)聚類算法對(duì)場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行同調(diào)分群；

步驟6、基于分群結(jié)果，采用容量加權(quán)方法完成系統(tǒng)等值機(jī)組參數(shù)計(jì)算。

進(jìn)一步地，步驟1所述對(duì)環(huán)境風(fēng)速分布進(jìn)行建模，具體如下：

風(fēng)速統(tǒng)計(jì)規(guī)律接近威布爾分布，風(fēng)速v的統(tǒng)計(jì)概率密度函數(shù)f(v)和分布函數(shù)F(v)如下：

其中，v為風(fēng)速，k為形狀參數(shù)，c為尺度參數(shù)；

根據(jù)地形建立風(fēng)速變化模型如下：

式中，v是高度H上的風(fēng)速，v₀是參考高度H₀上的風(fēng)速，長度d是障礙物遮擋系數(shù)，若地表障礙物零散，則d取值為0。

進(jìn)一步地，步驟2所述根據(jù)機(jī)組不規(guī)則排列時(shí)的輸入風(fēng)速相互干擾，建立尾流效應(yīng)模型，具體為：