[發明專利]一種風電場風機變流器仿真模型的建立方法及仿真方法

有效

• 申請號: 201811482125.7
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN111293713B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 行登江;李道洋;王先為;劉欣和;劉啟建
• 申請（專利權）人: 西安許繼電力電子技術有限公司;許繼集團有限公司;許繼電氣股份有限公司;國家電網有限公司;國網冀北電力有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;G06F30/20;G06F113/06
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

本發明涉及一種風電場風機變流器仿真模型的建立方法及仿真方法，屬于新能源并網發電技術領域。本發明提出的風電場風機變流器仿真模型的建立方法包括以下步驟：(1)將風電場的機側變流器等效為第一交流受控電壓源，風電場的網側變流器等效為第二交流受控電壓源；(2)根據機側變流器的輸出功率與網側風機變流器的吸收功率保持平衡的功率傳輸特性，建立各交流受控電壓源之間的功率傳輸模型；(3)分別計算第一交流受控電壓源與第二交流受控電壓源的電壓控制量。本發明通過上述方法建立的風電場風機變流器仿真模型，進行仿真時計算簡便，可適用于包含多個風電機組的風電場系統仿真，能夠在保證精確性的前提下，提高系統仿真效率。

技術領域

本發明涉及一種風電場風機變流器仿真模型的建立方法及仿真方法，屬于新能源并網發電技術領域。

背景技術

煤炭、石油、天然氣等化石能源經過長期的無制約消耗已日益匱乏，能源枯竭與環境污染成為當今社會面臨的難題，極大地阻礙了全面推進能源可持續的發展與環境友好型社會的建立。

風力發電技術由于風能的清潔、無污染及其相對成熟的工業技術和相對較低的發電成本，備受青睞。由于風力發電的隨機性和間歇性的特點，風電場發電規模受風速的影響較大。目前大規模儲能技術并不完善，異步風力發電機并網時需要從電網側吸收無功功率，這導致風能不能像常規能源一樣具有較為充足的可調性，會對電力系統產生不良的影響。由于間歇性能源的接入，電力系統的安全穩定問題越來越突出，因此，在建設風電場之前，需要進行可行性分析。為了對風電場的電力系統進行研究，需要建立準確的風電場仿真模型。

近年來風力發電產業發展迅速，風電場規模日益擴大，并網方式也不再局限于最初的直接接入交流電網的方式，而是可以通過傳統高壓直流輸電接入，或者通過柔性直流輸電接入。采用柔性直流輸電技術直接接入的方案具備一定優勢，但風力發電系統的接入，對柔性直流輸電系統運行特性的影響尚不明確，而大規模的風力發電系統也極大的增加了對該問題進行仿真分析的難度。

現有文獻討論了風電場等值建模方法，將風電場聚合為一組大容量風電機組進行仿真分析，但該方法無法模擬風電場切機等特性，而且增加風電機組數又極大的降低了仿真效率，若按照實際變流器的設計方案，如圖1所示的雙饋風機變流器在配電網絡中將存在大量的電力電子開關模型，電力電子開關模型狀態頻繁改變引起的大量的矩陣運算，因此對于大型的配電網絡模型來說，其仿真分析所需要進行的運算量對現有的計算機運算速度來說，負擔非常之大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種風電場風機變流器仿真模型的建立方法及仿真方法，用于解決利用變流器的現有模型進行仿真分析運算量大的問題。

為實現上述目的，本發明提出一種風電場風機變流器仿真模型的建立方法及仿真方法，一種風電場風機變流器仿真模型的建立方法，包括以下步驟：

(1)將風電場的機側變流器等效為第一交流受控電壓源，風電場的網側變流器等效為第二交流受控電壓源；

(2)根據機側變流器的輸出功率與網側變流器的吸收功率保持平衡的功率傳輸特性，通過直流儲能電容實現第一交流受控電壓源與第二交流受控電壓源之間的功率傳輸，建立第一交流受控電壓源與第二交流受控電壓源之間的功率傳輸模型；

(3)分別計算第一交流受控電壓源與第二交流受控電壓源的電壓控制量為：