一種處理風(fēng)電場靜態(tài)功率等值分散性問題的等效風(fēng)速法
【專利摘要】本發(fā)明涉及風(fēng)電場靜態(tài)功率的等值處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種處理風(fēng)電場靜態(tài)功率等值分散性問題的等效風(fēng)速法。包括：①風(fēng)電場各風(fēng)電機(jī)組出力分散性分析；分析各臺風(fēng)電機(jī)組的位置不同及相互影響的風(fēng)電場內(nèi)部風(fēng)能的分散性，用最小誤差循環(huán)搜索選取風(fēng)電場整體運(yùn)行行為及風(fēng)電場內(nèi)部分散性的風(fēng)電機(jī)組；②等效風(fēng)速的確定；以等效風(fēng)速驅(qū)動下的風(fēng)電機(jī)組輸出功率的N倍作為風(fēng)電場總輸出功率的算法；③基于等效風(fēng)速描述風(fēng)電場靜態(tài)行為等值的誤差分析；風(fēng)電場等值模型的輸出與風(fēng)電場的實際輸出對比、評價。本發(fā)明能更精確的描述風(fēng)電場的整體行為，有助于電網(wǎng)調(diào)度合理安排生產(chǎn)計劃，減少系統(tǒng)備用容量，為正確評價并網(wǎng)風(fēng)電場對電網(wǎng)運(yùn)行的影響提供重要的分析手段。
【專利說明】一種處理風(fēng)電場靜態(tài)功率等值分散性問題的等效風(fēng)速法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)電場靜態(tài)功率的等值處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種處理風(fēng)電場靜態(tài) 功率等值分散性問題的等效風(fēng)速法。

【背景技術(shù)】
[0002] 大型并網(wǎng)風(fēng)電場對于電力系統(tǒng)的影響主要源于其輸出功率的隨機(jī)波動性，而此特 性又源自風(fēng)能的自然特性，由于風(fēng)能分布的差異，風(fēng)電場內(nèi)各機(jī)組輸出功率存在著很大的 分散性。目前研究風(fēng)電場并網(wǎng)對系統(tǒng)產(chǎn)生影響的方法是：首先建立風(fēng)電場以及電網(wǎng)的等值 模型，在此基礎(chǔ)上通過仿真計算來進(jìn)行相關(guān)研究。其中電網(wǎng)等值模型已經(jīng)比較成熟，而建立 精度較高的風(fēng)電場等值模型一直是該領(lǐng)域亟待研究的重要課題。
[0003] 風(fēng)電場等值模型主要功能是通過風(fēng)電場輸出功率的變化，來反映實際風(fēng)能波動的 特性，其數(shù)學(xué)本質(zhì)是將注入整個風(fēng)電場的風(fēng)速，通過數(shù)學(xué)模型的處理，轉(zhuǎn)化成風(fēng)電場的輸出 功率。因此，注入風(fēng)速的處理將直接影響風(fēng)電場等值模型的精度。
[0004] 傳統(tǒng)的風(fēng)電場等值模型的研究方法，如圖1、圖2所示，通常是先計算某臺風(fēng)電機(jī) 組在實測風(fēng)速下的輸出功率，再將此功率（單臺機(jī)）的N倍（N為風(fēng)電場中在運(yùn)行風(fēng)電機(jī)組 臺數(shù)）來等效表示整個風(fēng)電場的輸出。其本質(zhì)是直接利用單臺風(fēng)電機(jī)組的實測風(fēng)速作為整 個風(fēng)電場的注入風(fēng)速。而實際情況是：風(fēng)電場通常占地面積較大，一個單機(jī)容量850kW、總 裝機(jī)49. 3MW的風(fēng)電場的占地面積超過了 16km2,在這樣尺度的地域內(nèi)，受尾流效應(yīng)的影響， 在排列較為集中的風(fēng)電機(jī)組之間，風(fēng)能的分布差異十分明顯，從而導(dǎo)致了風(fēng)電機(jī)組輸出功 率具有很大的分散性。隨著風(fēng)電場占地面積越來越大，包含的風(fēng)機(jī)臺數(shù)越來越多，風(fēng)能的空 間分布差異會更加明顯。因此上述傳統(tǒng)方法雖然簡單，但精度差，影響供電管理部門對并網(wǎng) 風(fēng)電場運(yùn)行評價的準(zhǔn)確性，不利于按電網(wǎng)實際情況合理安排生產(chǎn)計劃，增加了系統(tǒng)備用容 量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種處理風(fēng)電場靜態(tài)功率等值分 散性問題的等效風(fēng)速法。目的是提供一種分析準(zhǔn)確，有助于電網(wǎng)調(diào)度合理安排生產(chǎn)計劃，減 少系統(tǒng)備用容量，同時能夠正確評價并網(wǎng)風(fēng)電場對電網(wǎng)運(yùn)行影響的處理風(fēng)電場靜態(tài)功率等 值分散性問題的等效風(fēng)速法。
[0006] 本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
[0007] -種處理風(fēng)電場靜態(tài)功率等值分散性問題的等效風(fēng)速法，它包括以下步驟：
[0008] (1)風(fēng)電場各風(fēng)電機(jī)組出力分散性分析；
[0009] ①取風(fēng)電場各風(fēng)電機(jī)組一段時間內(nèi)的完整的運(yùn)行數(shù)據(jù)，計算風(fēng)電場的平均風(fēng)速、 平均功率；
[0010] ②找出風(fēng)速和功率差異最大的若干臺風(fēng)電機(jī)組的出力分散性，視為風(fēng)電場的出力 分散性； toon] ③在同一張圖上繪制風(fēng)速和功率差異最大的若干臺風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速、功率進(jìn)行對 t匕，找出每一時刻風(fēng)速、功率的最大值和最小值，繪制風(fēng)速、功率的包絡(luò)線；
[0012] ④計算每一時刻風(fēng)速、功率最大與最小值的差，即風(fēng)速、功率的偏差，如式①、②， 即風(fēng)電場的出力分散性；

【權(quán)利要求】
1. 一種處理風(fēng)電場靜態(tài)功率等值分散性問題的等效風(fēng)速法，其特征在于它包括以下步 驟： (1) 風(fēng)電場各風(fēng)電機(jī)組出力分散性分析； ① 取風(fēng)電場各風(fēng)電機(jī)組一段時間內(nèi)的完整的運(yùn)行數(shù)據(jù)，計算風(fēng)電場的平均風(fēng)速、平均 功率； ② 找出風(fēng)速和功率差異最大的若干臺風(fēng)電機(jī)組的出力分散性，視為風(fēng)電場的出力分散 性； ③ 在同一張圖上繪制風(fēng)速和功率差異最大的若干臺風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速、功率進(jìn)行對比， 找出每一時刻風(fēng)速、功率的最大值和最小值，繪制風(fēng)速、功率的包絡(luò)線； ④ 計算每一時刻風(fēng)速、功率最大與最小值的差，即風(fēng)速、功率的偏差，如式①、②，即風(fēng) 電場的出力分散性；
式中：APt為某時刻風(fēng)電場出力的偏差；Pt為一臺風(fēng)電機(jī)組某時刻出力；AVt為某時 刻風(fēng)電場風(fēng)速的偏差；Vt為某時刻一臺風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速； ⑤ 為了便于衡量風(fēng)電場的出力分散性，對于功率、風(fēng)速用額定功率、額定風(fēng)速進(jìn)行標(biāo) 幺，得到偏差占額定功率的比例et、et'，如式③、④，繪制風(fēng)電場出力分散性圖；
當(dāng)風(fēng)電場et、et'都小于10%，證明風(fēng)電場每臺風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀況基本相同，視為 風(fēng)電場的無出力分散性，當(dāng)et、et'大于10%，證明風(fēng)電場每臺風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀況有一 定差距，在風(fēng)電場的建模和各種并網(wǎng)的研究中，需要充分考慮風(fēng)電場的出力分散性； (2) 等效風(fēng)速的確定：風(fēng)電場各風(fēng)電機(jī)組規(guī)則排列時，對風(fēng)電場4個頂角處的風(fēng)速做統(tǒng) 計學(xué)處理求出等效風(fēng)速，并以此等效風(fēng)速驅(qū)動下的風(fēng)電機(jī)組輸出功率的N倍作為風(fēng)電場總 輸出功率的算法； 給出該風(fēng)電場的風(fēng)速模型，如式⑤，
式中v為平均風(fēng)速，單位：m/s;Vi為第i臺風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速，單位：m/s;v為風(fēng)電場各 風(fēng)電機(jī)組記錄風(fēng)速的平均值，通常選擇有代表性的若干臺風(fēng)電機(jī)組的數(shù)據(jù)作為代表求平均 值； (3) 基于等效風(fēng)速描述風(fēng)電場靜態(tài)行為等值的誤差分析：采用平均絕對百分比誤差， 對風(fēng)電場等值模型的輸出與風(fēng)電場的實際輸出進(jìn)行對比分析，以此評價該方法的精度，以 及相對傳統(tǒng)方法的優(yōu)勢； 誤差評價標(biāo)準(zhǔn)采用的是傳統(tǒng)的平均絕對百分比誤差，設(shè)^是實際值，而V,是預(yù)測值，那 么百分比誤差定義為：
給出風(fēng)電場記錄的實測風(fēng)速數(shù)據(jù)作為輸入，當(dāng)風(fēng)電場等值模型的輸出與風(fēng)電場的實際 輸出基本相符，即為風(fēng)電場的模型有效。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理風(fēng)電場靜態(tài)功率等值分散性問題的等效風(fēng)速法，其 特征在于：所述的以風(fēng)電機(jī)組規(guī)則排列的風(fēng)電場4個頂角處； 若風(fēng)電場為方形區(qū)域，則選擇風(fēng)電場最外側(cè)四個頂點處的風(fēng)電機(jī)組記錄的數(shù)據(jù)；若風(fēng) 電場為圓形區(qū)域，在風(fēng)電場的最外側(cè)選擇等距離的四臺風(fēng)電機(jī)組記錄的數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G06F17/50GK104484520SQ201410738655
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】葛延峰, 趙清松, 王剛, 戈陽陽, 李勝輝, 謝賜戩, 張冠鋒 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院