[發明專利]一種海上風電場等值建模方法及系統

在審

• 申請號: 202210021203.3
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114357787A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 郭春義;譚尚晨;郭小江;甘繁欣;孫栩;申旭輝;李春華
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;華能集團技術創新中心有限公司;中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06K9/62;H02J3/06;H02J3/38;G06F113/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

1.一種海上風電場等值建模方法，其特征在于，所述方法包括：

基于風電場相關參數構建海上風電場模型；所述風電場相關參數包括風電場拓撲、風電機組參數、集電網絡參數以及外部系統參數；

根據風電場中各臺風電機組的實際運行風速，對所述海上風電場模型進行潮流計算和穩態工況下系統狀態變量初值計算，獲得每臺風電機組所有狀態變量的穩態值；

將每臺風電機組所有狀態變量的穩態值作為風電場中分群指標，采用改進的最大最小距離算法進行分群聚類，獲得多個機群；

對同一機群內的風電機組進行參數聚合，等值為一臺等值機組，并計算等值機組參數；

根據所述等值機組參數構建風電場等值模型，以使利用所述風電場等值模型進行小信號穩定性分析。

2.根據權利要求1所述的海上風電場等值建模方法，其特征在于，所述將每臺風電機組所有狀態變量的穩態值作為風電場中分群指標，采用改進的最大最小距離算法進行分群聚類，獲得多個機群，具體包括：

對每臺風電機組所有狀態變量的穩態值進行歸一化處理，獲得歸一化數據集；

從歸一化數據集中任意選擇一個數據點作為聚類中心M1；將一臺風電機組歸一化處理后獲得的數據稱為一個數據點；

再從歸一化數據集中選擇距離聚類中心M1最遠的數據點作為聚類中心M2；

計算歸一化數據集中除M1和M2之外的每一個數據點分別與M1、M2的歐幾里得距離，并分別選取最小的歐幾里得距離；從兩個最小的歐幾里得距離中選取最大歐幾里得距離；

判斷最大歐幾里得距離是否達到第一設定值；如果達到第一設定值，則將最大歐幾里得距離對應的數據點作為聚類中心M3；如果沒有達到第一設定值，則結束；

計算歸一化數據集中除M1、M2和M3之外的每一個數據點分別與M1、M2和M3的歐幾里得距離，并分別選取最小的歐幾里得距離；從三個最小的歐幾里得距離中選取最大歐幾里得距離；

判斷最大歐幾里得距離是否達到第二設定值；如果達到第二設定值，則將最大歐幾里得距離對應的數據點作為聚類中心M4；如果沒有達到第二設定值，則結束；

以此類推，直至沒有新的聚類中心出現時，將剩余數據點到各聚類中心的距離，按照最小距離原則將剩余數據點歸入最近的機群中；所述剩余數據點為歸一化數據集中除了個聚類中心之外的數據點。

3.根據權利要求1所述的海上風電場等值建模方法，其特征在于，所述等值機組參數包括：等值風速、等值風機參數和等值集電線路；所述等值風機參數包括：發電機參數、軸系參數、變壓器參數和直流母線電容器參數；所述等值集電線路包括：同一機群內的r臺風電機組的加權平均電壓差、等值機組與PCC點之間的電壓差和等值機組與PCC點之間的線路阻抗。

4.根據權利要求3所述的海上風電場等值建模方法，其特征在于，采用加權聚合法獲得等值風速，具體計算公式為：

其中，v_eq表示等值風速，v_i表示等值前第i臺風電機組的輸入風速，n表示機組總臺數。

5.根據權利要求3所述的海上風電場等值建模方法，其特征在于，同一機群內的r臺風電機組的加權平均電壓差的計算公式為：

其中，ΔU_i為第i臺風電機組機端變壓器出口電壓與PCC點電壓的差值，P_i為第i臺風電機組輸出的有功功率。

6.根據權利要求5所述的海上風電場等值建模方法，其特征在于，等值機組與PCC點之間的電壓差的計算公式為：

其中，ΔU_eq為等值風電機組與PCC點之間的電壓差，z_eq為等值機組與PCC點間的線路阻抗，P_i為第i臺風電機組的輸出的有功功率，U為PCC點的電壓，r為風電機組總臺數。

7.根據權利要求6所述的海上風電場等值建模方法，其特征在于，等值機組與PCC點間的線路阻抗z_eq的計算公式為：