CN103400212A

CN103400212A - 风电场风力发电机组的等值风速动态预测方法

Info

Publication number: CN103400212A
Application number: CN2013103659088A
Authority: CN
Inventors: 黄磊; 冯煜尧; 郭强
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd; East China Power Test and Research Institute Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd; East China Power Test and Research Institute Co Ltd
Priority date: 2013-08-21
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2013-11-20

Abstract

本发明涉及一种风电场风力发电机组的等值风速动态预测方法，包括以下步骤:1)获取所有风机的平均风速和风速方差;2)根据风速方差的大小采用不同的分群方式，将每组风力发电机组内的风机进行分群;3)根据每台风机的风速以及风功率曲线，得到各群风机的输出功率总和以及等值风功率曲线;4)通过各群风机的输出功率总和以及等值风功率曲线求得各个群的等值机的等值风速。与现有技术相比，本发明在风速变化后，仅需修改等值机的输入风速，即可实现快速的调整，而且微分方程数目少，等值效果好。

Description

风电场风力发电机组的等值风速动态预测方法

技术领域

本发明涉及一种预测方法，尤其是涉及一种风电场风力发电机组的等值风速动态预测方法。

背影技术

风电建模中特别重要的一项是将风电场作为一个或几个部分整体的建模研究。一般来说，一个风电场，往往装有几十台甚至几百台风电机组，对电力系统而言，生产实际中更关心的是风电场作为一个整体与电网之间的交互影响。

进行风电场模型在线处理要满足两个方面:一是，计算速度和计算规模的要求，尽量建立风电场的整体模型，减少建模数量;二是，计算准确性的要求，特别是要反映整个风场对系统动态特性的影响。不同的风力发电机静态、暂态特性差别较大，并网特性不尽相同，因此，有必要针对不同的风电机组类型(如双馈型、直驱型等)分别建立等值模型。

目前的方法中，大部分采用静态等值的方式，最常用的是PQ模型，根据风电场的有功功率和给定的功率因数估算风电场吸收的无功功率，作为一个普通的负荷节点加入潮流程序。其次是RX模型，这种模型引入转差的迭代，有功功率不再是定值，更符合实际情况，但这种方法需要交替计算系统潮流方程和风力机的转差修正量，迭代次数多，收敛速度慢。PZ模型是在以上模型的基础上提出的，在潮流计算中把风力机当作PQ节点，认为其有功功率就是风力机的机械功率，只与风速有关，再由异步发电机的定子阻抗、转子阻抗接入电网，这样构成风电机组的整个模型。当风电场的规模相对较小时，风电场输出功率的变化对电网电压的影响很小。由于受到机组无功出力的限制，不能独立承担电网电压的调整作用。因此常采用功率因数恒定控制模式，即定子侧功率因数为一定值。具体大小根据电网运行要求和机组的特性而定。这种控制方案并没有充分发挥该类型风电场无功的调节能力。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种风电场风力发电机组的等值风速动态预测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:

一种风电场风力发电机组的等值风速动态预测方法，包括以下步骤:

1)获取所有风机的平均风速和风速方差;

2)根据风速方差的大小采用不同的分群方式，将每组风力发电机组内的风机进行分群;

3)根据每台风机的风速以及风功率曲线，得到各群风机的输出功率总和以及等值风功率曲线;

4)通过各群风机的输出功率总和以及等值风功率曲线，预测得到各个群的等值机的等值风速。

步骤2)中判断风速方差是否大于阈值，若大于阈值，则采用宽松标准，将风机的切入风速和额定风速之间均分为N个群，将额定风速与切出风速之间均分为M个群，使得每个风力发电机组内的风机被至多分为M+N个群;否则采用严格标准，使得分群后每个群内的任意两个风机满足如下条件:

\{\begin{matrix} | \overset{&OverBar;}{v_{i}} - \overset{&OverBar;}{v_{j}} | < v_{th} \\ | S_{i} - S_{j} | < S_{th 2} \end{matrix}

其中，是编号为i的风机的平均风速值;

是编号为j的风机的平均风速值；v_th是判定阈值;S_i是编号为i的风机的风速方差;S_j是编号为j的风机的风速方差;S_th2是判定阈值。

各群风机的输出功率总为群内每台风机功率之和，可根据每台风机的风速以及风功率曲线求得，等值风功率曲线为各个风机的风功率曲线的叠加。

与现有技术相比，本发明的方法在风速变化后，仅需修改等值机的输入风速，即可实现快速的调整，而且微分方程数目少，等值效果好。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种风电场风力发电机组的等值风速动态预测方法，包括以下步骤:

1)获取所有风机的平均风速和风速方差。

2)根据风速方差的大小采用不同的分群方式，将每组风力发电机组内的风机进行分群，具体的分类过程如下:

判断风速方差是否大于阈值，若大于阈值，则采用宽松标准，将风机的切入风速和额定风速之间均分为N个群，将额定风速与切出风速之间均分为M个群，使得每个风力发电机组内的风机被至多分为M+N个群;否则采用严格标准，使得分群后每个群内的任意两个风机满足如下条件:

\{\begin{matrix} | \overset{&OverBar;}{v_{i}} - \overset{&OverBar;}{v_{j}} | < v_{th} \\ | S_{i} - S_{j} | < S_{th 2} \end{matrix}

其中，

是编号为i的风机的平均风速值;

是编号为j的风机的平均风速值;v_th是判定阈值;S_i是编号为i的风机的风速方差;S_j是编号为j的风机的风速方差;S_th2是判定阈值。

3)根据每台风机的风速以及风功率曲线，得到各群风机的输出功率总和以及等值风功率曲线，各群风机的输出功率总为群内每台风机功率之和，可根据每台风机的风速以及风功率曲线求得，等值风功率曲线为各个风机的风功率曲线的叠加。

本发明的方法在风速变化后，仅需修改等值机的输入风速，即可实现快速的调整，而且微分方程数目少，等值效果好。

Claims

1.一种风电场风力发电机组的等值风速动态预测方法，其特征在于，包括以下步骤:

1)获取所有风机的平均风速和风速方差;

2.根据权利要求1所述的一种风电场风力发电机组的等值风速动态预测方法，其特征在于，步骤2)中判断风速方差是否大于阈值，若大于阈值，则采用宽松标准，将风机的切入风速和额定风速之间均分为N个群，将额定风速与切出风速之间均分为M个群，使得每个风力发电机组内的风机被至多分为M+N个群;否则采用严格标准，使得分群后每个群内的任意两个风机满足如下条件:

\{\begin{matrix} | \overset{&OverBar;}{v_{i}} - \overset{&OverBar;}{v_{j}} | < v_{th} \\ | S_{i} - S_{j} | < S_{th 2} \end{matrix}

其中，

是编号为i的风机的平均风速值;

是编号为j的风机的平均风速值；v_th是判定阈值;S_i是编号为i的风机的风速方差;S_j是编号为j的风机的风速方差；S_th2是判定阈值。

3.根据权利要求1所述的一种风电场风力发电机组的等值风速动态预测方法，其特征在于，各群风机的输出功率总为群内每台风机功率之和，可根据每台风机的风速以及风功率曲线求得，等值风功率曲线为各个风机的风功率曲线的叠加。