风电场常用等值方法的适用性及其改进研究

加权容量法在风电场多机等值中的应用

付兆远;许志元;王万宝;周迎新;吴长静

【摘要】大规模风电场接入电网对电力系统分析计算提出了新的要求,风电场的等值简化对电流系统潮流计算、继电保护整定尤为重要.使用加权容量法对风电场进行等值简化,对不同类型的电网故障进行仿真,同时计及不同的风速环境,通过对比风电场等值机与风电场详细模型的输出变化,验证了风电场等值在电力系统分析计算中应用的可靠性.

【期刊名称】《山东电力技术》

【年(卷),期】2014(000)002

【总页数】4页(P21-24)

【关键词】风电场;等值简化;加权容量;电网分析

【作者】付兆远;许志元;王万宝;周迎新;吴长静

【作者单位】济南供电公司,山东济南 250012;济南供电公司,山东济南 250012;济南供电公司,山东济南 250012;济南供电公司,山东济南 250012;枣庄供电公司,山东枣庄 277000

【正文语种】中文

【中图分类】TM711

0 引言

风电技术的成熟和装备水平的发展使风力发电成为目前技术最为成熟、商业化前景最为广阔的新能源技术。目前中国风电并网总装机容量居世界第一，2012年风电发电量超过核电发电量成为中国第三大电源［1］。国家政策支持、风力发电技术的不断成熟使得风电成为新能源的领路者。

风电场的快速发展对局部地区电网系统的安全运行与控制产生了较大程度的不利影响。风电场低电压穿越特性、反调峰特性等严重影响了地区电网的风电接纳能力［2］。大容量风电场的接入对地区电网的影响已成为近来研究的热点问题之一。

风电场普遍存在机组数量多、分布范围广的特点，每台风电机组的风能利用能力均不相同，如果详细考虑每台风电机组对地区电网的影响，会大大增加电网的分析计算工作量。电力系统潮流计算、继电保护整定等普遍考虑的是风电场的群体行为而不关注单台机组的运行状态，因此风电场的等值简化对电力系统分析尤为重要［3］。本文将使用加权容量法对复杂的风电场进行简化建模［4］，通过仿真分析电网发生典型故障时，风电场等值机与风电场详细模型的输出变化，进而验证风电场等值在电力系统分析计算中应用的可靠性。

采用动态灰聚类算法的风电场动态等值方法

方瑞明;吴敏玲;王彦东;尚荣艳;彭长青

【摘要】针对风电机组运行状况间具有动态灰色关联性的特点,提出一种基于动态灰聚类算法的风电场动态等值方法.首先,根据实测运行数据对风电机组间的关联性进行分析,并确定数据样本的跨度选取时长.然后,采用动态灰关联分析,构造一个可以体现风电机组运行状况间动态灰色关联性的关联度矩阵G;进而以G中的样本组作为聚类指标进行K均值聚类,得出更合理的机群划分结果.最后,采用容量加权法计算机群等值参数,完成风电场的动态等值.仿真实验结果表明:所建立的动态等值模型与详细模型较接近,能够较准确地反映风电场的动态响应特性.%The characteristics

of dynamic gray correlation among the different operation conditions of

wind turbines are considered, and then a method of dynamic equivalence

for wind farm based on dynamic gray clustering algorithm is

proposed.Firstly, the correlation relationship among the wind turbines is

analyzed by using the measured data, and the time span of data sample is

determined.Secondly, a correlation matrix, named G, is constructed based

on dynamic gray correlation analysis method, which can describe the

characteristics of dynamic gray correlation among the different conditions

考虑风速的风电场等值方法

李洪美;万秋兰;向昌明

【摘要】Based on the analysis of the relationship between the output

power of wind farm and the input wind speed,a method of wind farm

equivalence considering wind speed is proposed,which,considering the

wind power utilization coefficient of wind generator varies along with the

wind speed, describes piecewise the wind power utilization coefficient as

the function of wind speed and takes it as the weight of equivalent wind

speed.' The proposed equivalence method is compared with the traditional

equivalence method by simulation and result shows that the error of

equivalence considering different wind power utilization coefficients is

smaller.%基于对风电场输出功率与输入风速关系的分析,提出了考虑风速的风电场等值方法.该方法考虑了风电机组在不同风速情况下风能利用系数不同的特点,将风能利用系数描述为风速的分段函数并将其作为权值对风速加权等值.对所提等值方法与传统的不考虑风能利用系数差异的等值方法进行了仿真比较,结果袁明所提等值方法较传统等值方法等值误差更小.

风电场系统阻抗计算

一、引言

风电场系统阻抗计算是风电场设计与运行中的重要环节。系统阻抗是指风电场系统对电流流动的阻碍程度，是电力系统稳定运行的关键参数之一。本文将介绍风电场系统阻抗的概念、计算方法以及影响因素，帮助读者更好地理解和应用风电场系统阻抗计算。

二、风电场系统阻抗的定义

风电场系统阻抗是指在给定电压下，系统中的风力发电设备对电流的阻抗特性。风电场系统阻抗的大小直接影响电力系统的电流分配、电压稳定性以及能量传输效率。因此，准确计算风电场系统阻抗对于风电场的设计和运行至关重要。

三、风电场系统阻抗的计算方法

风电场系统阻抗的计算方法主要包括等值电路法和数值计算法两种。

1. 等值电路法

等值电路法是一种传统的计算风电场系统阻抗的方法。它将风电场系统简化为电路，并通过等值电路的参数来表示系统阻抗。这种方法适用于简单的风电场系统，能够提供较为准确的结果。然而，对于复杂的风电场系统，等值电路法的计算结果可能存在一定的误差。

2. 数值计算法

数值计算法是一种基于数学模型的计算风电场系统阻抗的方法。它通过建立风电场系统的数学模型，利用计算机进行数值计算，得到系统阻抗的准确结果。数值计算法适用于各种复杂的风电场系统，能够考虑系统中的各种参数对阻抗的影响。然而，数值计算法需要大量的计算资源和时间，对计算机运算能力要求较高。

四、影响风电场系统阻抗的因素

风电场系统阻抗的大小受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：

1. 风电机组的类型和特性：不同类型的风电机组具有不同的阻抗特性，如水平轴风力发电机组和垂直轴风力发电机组的阻抗差异较大。同时，风电机组的额定功率和转矩等参数也会对阻抗产生影响。

2. 风电场系统的拓扑结构：风电场系统的拓扑结构包括风电机组的布置方式、电缆线路的连接方式等。不同的拓扑结构会导致系统阻抗的差异。

3. 风电场系统的接地方式：风电场系统的接地方式包括星形接地和阻抗接地等。接地方式的选择会直接影响系统阻抗的大小。

一种适用于虚拟惯量优化控制研究的风电场等值建模方法

陈宇航;袁阳;邢鹏翔

【摘要】大型风电场的建模分析是研究风电参与电力系统频率调控的前提。风电场内机组众多且运行方式各异，根据风电机组的整体结构及虚拟惯量控制策略的基本原理，在直驱式风电机组单机详细模型的基础上进行简化，然后按典型风速将风电场内全部机组分为三群，同群机组采用聚合方法得到等值机组，从而形成最终的风电场多机并网等值模型。考虑风速扰动和负荷扰动两种情况，通过Matlab/Simulink软件对比校验所建模型，仿真结果显示了该建模方法的有效性。%The model and analysis of a large wind power station are

prerequisites of studying wind power participating in system frequency

adjustment. There are numerous units in wind power station and they

differ in operation modes, detailed model of single D-PMSG is simplified

according to the structure of wind turbine and the principle of virtual

inertia control, then all the units in wind farm are divided into three groups

on the basis of wind speed, units in same groups aggregate into

equivalent units, which parallel to form the final wind farm multi-units

风电场的风能资源评估及预测技术研究

风能是一种免费且无污染的可再生能源，而风电场则是一种利用风能发电的重要设备。在建造风电场之前，对风能资源进行评估和预测是非常必要的。本文将对风电场的风能资源评估及预测技术进行探讨。

一、风能资源评估

风能资源的评估是风电场建设的一项基础性工作。评估的目的是确定风电场建设所需要的风能资源，包括风力、风向、风能密度等信息。根据评估结果，可以确定风电场的选址、风机类型和数量等具体建设方案。

1. 风能资源测量

风能资源测量是评估风能资源的基础，主要通过安装测量设备来进行。根据测量方法的不同，可以分为直接测量和间接测量两种。

直接测量是指直接对风能资源进行测量，如使用测风塔、图像识别、多普勒激光雷达等设备来测量风速、风向等指标。间接测量则是利用海拔、地形等环境因素来间接估算风能资源情况。

2. 风能资源评估模型

除了测量外，评估风能资源还可以通过建立模型来进行。常见的评估模型包括基于统计学的方法和基于数值模拟的方法。

基于统计学的方法是指通过对历史风速数据进行分析，估算未来风能资源的方法。这种方法适用于已有风电场的扩建和改造项目。

基于数值模拟的方法则是利用计算机模拟气象系统，估算风能资源的方法。这种方法可以预测未来的风能资源情况，适用于新建风电场项目。

二、风能资源预测风能资源预测是对未来风能资源情况进行预估，为风电场的日常运营和管理提供参考。预测的目的是为了确定风电场的发电计划和电网调度，以提高风电场的发电效率。

1. 风能预测方法

风能预测方法主要包括气象学方法和数学方法两种。

气象学方法是指根据气象学原理，通过分析大气环流和地形等因素，预测未来的风能资源情况。

数学方法则是利用计算机对历史风速数据进行分析，运用数据挖掘和人工智能等技术，预测风能资源情况。

2. 风能预测目标

风能预测是为风电场的日常运营和管理提供参考，其主要目标是为电网调度提供可靠的风电出力预测，确保风电场的发电量和电网的供需平衡。此外，还可以用于风电场的风机运行维护，优化控制和检修安排等方面的决策。

一种等值方法的摘要

一种含双馈风电机组的大型风电场动态等值方法,包括如下步骤：步骤a：读入各风机的输入数据,包括：风机的模型参数；风机的输入风速；风机的风功率特性；所研究的扰动信息：风速扰动或电气故障；步骤b：根据各风机输入风速的特性对风机进行分群,同群的风机被等值在一起,计算等值机的输入风速；步骤c：输出风电场动态等值的计算结果,包括：风机的分群信息；等值机的模型参数；等值机的输入风速曲线。本发明的有益效果如下：本发明充分考虑了风机输入风速对等值计算的影响,并根据输入风速的特性来对风机进行分群,从而提高了等值计算的精度。

本发明公布一种基于机械及电气动态特性的变速双馈风电场分群等值方法。首先,对含风电场系统进行快速初始化,确定初始运行点,根据选用双馈风电机的型号,通过离线计算确定风电机暂态电动势动态特性发生显著变化的风速上、下界,将风电机分为3群。然后,将同群双馈风电机分别通过复变比变压器连接到一等效双馈风电机节点,将风电场中的联络母线、负荷母线、等值过程中增加的暂态内电势母线、移相变压器进行消去处理,得出等值网络。接着,根据风电机等效电路的连接关系及输出机械功率不变的原则,推导出等效风电机参数及等效风速。本发明综合考虑了双馈风力发电机的机电动态相似程度,特别适用于连接复杂、风速差异较大的风电场精确等值运算。

 风速波动下定速风电机组风电场的变参数电容补偿等值建模方法。它属风力发电技术领域。它解决了风速波动下传统等值方法建立的等值模型存在无功功率误差的缺点,以及现有变参数补偿的方法的等值模型中变参数电容难以计算的问题。本发明利用变参数电容补偿等值前后的无功功率误差,分别针对两种机端无功补偿方式,给出变参数电容的计算方法,将风速波动下风电场模型等值成一台定速风电机组。适用于风速波动下大容量风电场的动态等值建模以及大容量风电场对电力系统的影响分析。利用本发明得到的风电场等值模型可应用于风电场并网问题的研究,如风电功率凋度与平衡、风速波动下频率稳定问题、风电场静态电压稳定分析以及风电场接入系统的规划与设计

大型风电场的等值模型及其改进研究

李芸;王德林

【摘要】随着风电场规模的日趋扩大,其随机变化功率对接入电网的影响也越来越受到重视.风电场并网的仿真研究中,通常将数十台甚至上千台风力发电机等值简化为由几台风电机组成的风电场模型.因此,如何在多方面因素的影响下建立符合实际情况的风电场等值模型极为重要.本文分析了风电场风速的实际状况,运用同调等值法,结合风速产生的尾流效应和时滞效应,对大型风电场中不同型号的双馈风力发电机(DFIG)进行了区域划分,将同一区域的风电机等值为一台风电机.最后,基于Matlab/Simulink仿真平台,验证了在不同风速情况、故障情况下的等值效果,证实了本文等值方法的正确性,为风电场并网研究提供了一种可靠的参考模型.

【期刊名称】《电工电能新技术》

【年(卷),期】2014(033)007

【总页数】7页(P11-17)

【关键词】双馈风力发电机;风电场等值;尾流效应;时滞效应

【作者】李芸;王德林

【作者单位】西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031

【正文语种】中文

【中图分类】TM910.6 由于风速随机性、间歇性和波动性的特点导致风力发电场的输出功率不稳定，风电并网电力系统稳定性分析和控制技术成为当今最主要的问题之一。该问题由于受到实际生产安全的制约，仅限于在大型电力系统软件中进行仿真实验分析，故风电场仿真与实际情况必须有较强的吻合，需要综合考虑多方面因素的影响。风电场通常由数十甚至上千的风力发电机构成，直接研究如此庞大的风电系统计算量会非常大。因此需要根据研究问题不同将风电场等效为单台或若干台风力发电机，从而简化复杂程度，缩短计算时间。

近年来，风电场等值建模的研究有着很大进展。文献［1-3］总结了近些年风电场等值问题的研究现状，并提出这方面的研究还需要创新与改进。在参数优化问题上，目前利用最小二乘法和单纯形法［4，5］。文献［6］验证了不同风向下风电场的模型简化，但没有考虑电力线路的等值方法。更多文章中提到了电气接线的等值方法［7，8］，但算法相对复杂。

基于实时数据的直驱风电场等值建模方法和装置

随着可再生能源的快速发展，风电成为了世界各地最重要的清洁能源之一、然而，由于风速的持续变化以及风电场中风机的数量众多，如何准确建模和控制风电场成为了一个挑战。为了解决这个问题，研究者们提出了基于实时数据的直驱风电场等值建模方法和装置，以实现对风电场的精确控制。

1.数据采集：通过在风电场中布置传感器和监控设备，采集与风速、风向、风机状态等相关的实时数据。这些数据可以以时间序列的形式记录，并通过无线传输技术传送到控制中心。

2.数据处理：对采集到的数据进行预处理，包括去除异常值、平滑处理和数据插值等。预处理的目的是消除数据的噪声和间断性，并恢复数据的连续性。

3.建模方法选择：根据风电场的实际情况和需要，选择适合的建模方法。常用的建模方法包括回归分析、神经网络和支持向量机等。这些方法可以根据实时数据的特点，建立风速到风机输出功率之间的关系模型。

4.模型训练：使用历史数据集对所选的建模方法进行训练，以调整模型参数和提高预测精度。训练过程可以使用交叉验证和优化算法进行优化，以找到最佳的模型参数。

5.模型验证：使用未知数据集对所建立的模型进行验证，评估模型的预测精度和稳定性。如果模型的预测结果符合预期，则可以将其应用于实时控制。

基于实时数据的直驱风电场等值建模装置是实现上述方法的硬件设备。该装置主要包括风速传感器、风向传感器、风机状态监测装置、数据采集模块、数据处理模块、建模方法模块和控制模块等。风速传感器和风向传感器用于监测风电场中的风速和风向，风机状态监测装置用于监测风机的工作状态。数据采集模块负责采集实时数据，并将其传送到数据处理模块进行预处理。建模方法模块则根据所选的建模方法，训练模型并对实时数据进行预测。最后，控制模块根据模型的预测结果，实现对风电场的控制。

基于实时数据的直驱风电场等值建模方法和装置可以有效地预测和控制风电场的输出功率，提高风电场的运行效率和稳定性。它不仅有助于优化风电场的调度和运行管理，还有助于增加风电场的发电量，减少对传统能源的依赖。因此，该方法和装置在风电行业具有重要的应用前景。

大型风电场动态等值的改进支持向量聚类算法

滕卫军;王锡凡;石文辉

【摘要】针对风速波动性强与风电场多样性导致的风机聚类参数多样化的特点,提出了一种基于支持向量聚类(SVC)的大型风电场动态等值聚类算法.该算法应用遗传算法实现簇标定,采用分段多目标函数迭代求解,保证了聚类结果的精度与速度,克服了传统SVC簇标定抽样判决的不足.应用样本轮廓值修正聚类结果,保证聚类结果的合理性,根据等值前后风机机端电压不变原则建立了电缆等值模型.以实际风电场为算例进行仿真,结果表明,该算法单次聚类时间为SVC的4％左右,采用遗传算法能够实现不同精度的等值机台数优化,得到的等值机与簇内单机的有功功率、无功功率动态特性具有较高一致性,轮廓值修正能够保证聚类结果的样本轮廓值都大于0.

【期刊名称】《西安交通大学学报》

【年(卷),期】2015(049)005

【总页数】7页(P94-99,115)

【关键词】大型风电场;动态等值;支持向量聚类;遗传算法;分段多目标函数

【作者】滕卫军;王锡凡;石文辉

【作者单位】西安交通大学电气工程学院,710049,西安;西安交通大学电气工程学院,710049,西安;中国电力科学研究院,100192,北京

【正文语种】中文

【中图分类】TH-39 随着风电大规模入网,大型风电场并网对电力系统的影响日益受到人们的关注[1-2]。一般大型风电场包含数百台风机,进行电力系统动态特性研究时,建立风电场的详细模型会大大增加系统模型的复杂度和计算仿真时间[3-4],因此,有必要研究保证动态特性精度的大型风电场动态等值技术[5-6]。目前,风电场动态等值方法主要有单机等值法和多机等值法[7-9]。单机等值法假设风机输入风速相同,风电场等值为一台风机;多机等值法将运行点相近的风机等值为一台风机,风电场等值为多台风机。受尾流效应和风机轴系的影响,为提高动态等值精度,风电场动态等值广泛采用多机等值法[10]。