一種基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的風(fēng)電接入系統(tǒng)模型的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的風(fēng)電接入系統(tǒng)模型，該模型的建立過(guò)程，主要包括：選取待測(cè)風(fēng)電場(chǎng)每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的運(yùn)行數(shù)據(jù)；基于所得風(fēng)電場(chǎng)每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，建立采樣點(diǎn)風(fēng)速矩陣和采樣點(diǎn)有功功率矩陣；基于所得采樣點(diǎn)風(fēng)速矩陣和采樣點(diǎn)有功功率矩陣，進(jìn)行計(jì)算，獲得待測(cè)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速模型。本發(fā)明所述基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的風(fēng)電接入系統(tǒng)模型，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法解決風(fēng)電場(chǎng)分散性問(wèn)題和輸出功率誤差大等缺陷，以實(shí)現(xiàn)能夠解決風(fēng)電場(chǎng)分散性問(wèn)題和輸出功率誤差小的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的風(fēng)電接入系統(tǒng)模型
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的風(fēng)電接入系統(tǒng)模型。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)電的運(yùn)行特性不同于常規(guī)電源，其輸出的功率取決于風(fēng)速的大小，具有隨機(jī)性、 波動(dòng)性和不可控性，且單機(jī)容量小，往往是大量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行，大量風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了一定的影響。因此，為了更加充分地利用風(fēng)力資源，需要深入研究大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的技術(shù)問(wèn)題，這就需要建立適當(dāng)?shù)娘L(fēng)機(jī)及風(fēng)電場(chǎng)模型。
[0003]目前，我國(guó)在建或已規(guī)劃風(fēng)電場(chǎng)的主流機(jī)型是雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、永磁直驅(qū)同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。這兩種類(lèi)型風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)力機(jī)都具備可變槳距、可調(diào)轉(zhuǎn)速的控制系統(tǒng)，由于氣動(dòng)、機(jī)械等方面的復(fù)雜機(jī)理，得到其風(fēng)力機(jī)的精確模型非常困難。因此建立能滿(mǎn)足研究需要、簡(jiǎn)化的風(fēng)力機(jī)組模型，是目前風(fēng)力機(jī)組建模研究的主要方法。
[0004]風(fēng)電場(chǎng)模型主要是描述風(fēng)電場(chǎng)輸出功率與風(fēng)速的關(guān)系，由于風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組眾多，且受各機(jī)組排列位置、尾流效應(yīng)等因素的影響，想要建立精確的風(fēng)電場(chǎng)模型是非常困難的。
[0005]風(fēng)電場(chǎng)詳細(xì)模型是最接近實(shí)際的方法，即建立詳細(xì)到每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組、風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部電氣接線(xiàn)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)模型。但是對(duì)于一個(gè)由幾十臺(tái)甚至上百臺(tái)風(fēng)電機(jī)組構(gòu)成的風(fēng)電場(chǎng)，考慮相應(yīng)的電氣接線(xiàn)等因素進(jìn)行詳細(xì)建模，建模以及程序維護(hù)的工作量將極大，潮流以及穩(wěn)定計(jì)算的算法的可靠性也是一個(gè)難題。通常各種研究關(guān)注的焦點(diǎn)往往是風(fēng)電場(chǎng)整體的輸出特性，因此目前針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)輸出功率特性的研究，大部分是將風(fēng)電場(chǎng)的整體特性作簡(jiǎn)化處理，而忽略風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部機(jī)組之間復(fù)雜的影響。研究方法包括:對(duì)不同類(lèi)型風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組的出力進(jìn)行等效擴(kuò)大；對(duì)風(fēng)速進(jìn)行等效處理，再計(jì)算整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的等值出力；或利用預(yù)測(cè)的理論對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速、功率的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而得到相應(yīng)時(shí)間段后風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率值。
[0006]由于一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組之間的電氣緊密，在系統(tǒng)事故情況下，各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的反應(yīng)十分相似，工程上完全可以采用加權(quán)求和的辦法近似模擬這個(gè)風(fēng)電場(chǎng)。同時(shí)， 由于風(fēng)電場(chǎng)為了方便控制和維護(hù)，都是采用相同型號(hào)的風(fēng)電機(jī)組，所以傳統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)等值模型忽略風(fēng)電機(jī)組間風(fēng)況的差別，認(rèn)為各個(gè)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率相同。風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率 Prrf就是單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組輸出功率的累加 和，如下式:
【權(quán)利要求】
1.一種基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的風(fēng)電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，該模型的建立過(guò)程，主要包括: a、選取待測(cè)風(fēng)電場(chǎng)每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的運(yùn)行數(shù)據(jù)； b、基于所得風(fēng)電場(chǎng)每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，建立采樣點(diǎn)風(fēng)速矩陣和采樣點(diǎn)有功功率矩陣； C、基于所得采樣點(diǎn)風(fēng)速矩陣和采樣點(diǎn)有功功率矩陣，進(jìn)行計(jì)算，獲得待測(cè)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的風(fēng)電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，在步驟c之后,還包括步驟d: 根據(jù)所得待測(cè)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速模型，獲取風(fēng)電場(chǎng)平均風(fēng)速-功率特性曲線(xiàn)； 利用風(fēng)電場(chǎng)平均風(fēng)速-功率特性曲線(xiàn)，作為單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速-功率特性模型，以平均風(fēng)速作為單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸入風(fēng)速，得到單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率； 該輸出功率乘以風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組的總的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，即為風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率:
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的風(fēng)電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，在步驟b中，所述采樣點(diǎn)風(fēng)速矩陣為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的風(fēng)電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，在步驟b中，所述采樣點(diǎn)有功功率矩陣為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的風(fēng)電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，所述步驟C，具體包括: ⑴基于所得采樣點(diǎn)風(fēng)速矩陣和采樣點(diǎn)有功功率矩陣，分別計(jì)算每次采樣風(fēng)電場(chǎng)的平均風(fēng)速、平均功率，并選出最接近整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能分布特性I臺(tái)風(fēng)電機(jī)組； ⑵基于計(jì)算所得每次采樣風(fēng)電場(chǎng)的平均風(fēng)速、平均功率，得到風(fēng)電場(chǎng)的整體平均風(fēng)速-功率散點(diǎn)曲線(xiàn)； ⑶將k次采樣中所選出的各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組風(fēng)速的平均風(fēng)速作為單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸入風(fēng)速，給出該風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速模型:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的風(fēng)電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，所述步驟(2),具體包括: ①基于計(jì)算所得每次采樣風(fēng)電場(chǎng)的平均風(fēng)速、平均功率，提取出k組風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速-功率數(shù)據(jù)對(duì)均，得到風(fēng)電場(chǎng)的整體平均風(fēng)速-功率散點(diǎn)曲線(xiàn)； 其中，!是第i次采樣風(fēng)電場(chǎng)的平均風(fēng)速，是第i次采樣風(fēng)電場(chǎng)的平均功率，k為自然數(shù)； ②采用三次樣條插值對(duì)所得到的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行處理，得到表示風(fēng)電場(chǎng)平均風(fēng)速-功率對(duì)應(yīng)關(guān)系的連續(xù)曲線(xiàn),/ipg — V平均)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的風(fēng)電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，在步驟a中，所述運(yùn)行數(shù)據(jù)，具體為能夠涵蓋預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)全部風(fēng)速情況下風(fēng)電場(chǎng)中所有并網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的風(fēng)電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，在步驟a中，所述預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)全部風(fēng)速，具體包括從Om/s到額定風(fēng)速內(nèi)的全部風(fēng)速。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的風(fēng)電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，該模型包括用于忽略風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組間的電氣連接形式、且等效整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，用于等效風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)所有單臺(tái)機(jī)與箱式變壓器組合方式的0.69/35kV變壓器，以及連接至電網(wǎng)的35/330kV變壓器；所述單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，經(jīng)0.69/35kV變壓器與35/330kV變壓器連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的風(fēng)電接入系統(tǒng)模型，其特征在于，所述.0.69/35kV變壓器，具體為0.69/35kV等效變壓器；所述35/330kV變壓器，具體為35/330kV升壓變壓器；所述單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，經(jīng)0.69/35kV變壓器接至35kV架空線(xiàn)；所述0.69/35kV變壓器通過(guò)35kV電纜接至35/330kV變壓器低壓側(cè)母線(xiàn)。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK103441527SQ201310354508
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】汪寧渤, 張金平, 丁坤, 周識(shí)遠(yuǎn), 李津, 趙龍, 劉光途, 黃蓉, 王定美, 周強(qiáng), 路亮, 馬明, 張健美, 呂清泉 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 甘肅省電力公司, 甘肅省電力公司風(fēng)電技術(shù)中心