本發(fā)明屬于風電場建模，涉及風電場聚合等值分群和驗證方法，以及等值方法和對應(yīng)的設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著能源和環(huán)境問題的日益突出，風力發(fā)電以其清潔、靈活、可持續(xù)等優(yōu)點在電網(wǎng)中所占的比例越來越高。大型風電場群已經(jīng)形成，機組臺數(shù)多且運行工況差異大，如果對每臺機組都單獨建模，不僅會大大增加仿真運算規(guī)模，延長仿真運算時間，還會使其有效性和準確性面臨極大挑戰(zhàn)。建立能夠兼顧計算和準確度的風電場等值模型是目前風電并網(wǎng)研究領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題。因此對風電場進行等值處理變得不可或缺。風電場內(nèi)機組的運行工況具有時變性和差異性，如何對風電機組進行合理有效的分群、如何計算集電網(wǎng)絡(luò)是必須解決的問題。現(xiàn)有風電場聚合等值模型多考慮風機恢復期間的等值誤差，缺少對風機故障期間等值誤差的考慮，因此導致了目前的風電場等值建模方法存在工程實用性較差的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決目前的風電場等值建模方法工程實用性較差的問題，本發(fā)明提出了一種考慮風機有功限幅的風電場聚合等值分群方法，并提出了對應(yīng)的驗證方法，以及基于分群結(jié)果的等值方法和設(shè)備。

2、考慮風機有功限幅的風電場聚合等值分群方法，采用暫穩(wěn)態(tài)期間風機有功功率是否達到限幅值作為風機的分群依據(jù)進行分群。

3、考慮風機有功限幅的風電場聚合等值分群驗證方法，針對所述的考慮風機有功限幅的風電場聚合等值分群方法得到的分群結(jié)果進行正向驗證，包括以下步驟：

4、根據(jù)風電機組的運行原理，確定風機暫穩(wěn)態(tài)期間有功功率pi(tf)：

5、

6、式中，ui(tf)為風機i在暫穩(wěn)態(tài)期間的電壓；ip_i(tf)為風機i在暫穩(wěn)態(tài)期間的有功電流；pnormal_i為風機i在故障前穩(wěn)態(tài)期間的有功功率；?imax為風機的最大電流；iq_i(tf)為故障清除時刻的無功電流，表示為：

7、

8、式中，kq1為無功支撐系數(shù)；kq2為無功電壓閾值；iq_max為無功電流限幅值；

9、針對故障跌落的過程風電場內(nèi)各機組的響應(yīng)特性的非線性疊加關(guān)系；首先確定風機有功功率沒有達到限幅時的風機暫穩(wěn)態(tài)期間有功功率表達式：

10、

11、基于穩(wěn)態(tài)期間同一群風機中所有機組的有功功率加和等于等值機的有功功率確定風機的暫穩(wěn)態(tài)期間有功功率表達式：

12、

13、式中，、分別為風機1、風機2在暫穩(wěn)態(tài)期間的有功功率；為等值機在暫穩(wěn)態(tài)期間的有功功率；、分別為風機1、風機2在故障前穩(wěn)態(tài)期間的有功功率；

14、基于上述風機的暫穩(wěn)態(tài)期間有功功率表達式驗證在風機未達到限幅時風機暫穩(wěn)態(tài)期間有功功率是否具有線性疊加特性，如果具有線性疊加特性，繼續(xù)后續(xù)的合理性驗證，否則驗證分群結(jié)果不合理；

15、然后確定風機有功功率達到限幅時的風機暫穩(wěn)態(tài)期間有功功率表達式：

16、

17、將不具備線性疊加特性的進行轉(zhuǎn)化分析，先基于表達式畫出p與u的曲線，再對該曲線進行線性回歸分析；通過線性回歸分析，得到擬合直線的斜率、截距以及r方值，根據(jù)p與u的近似線性方程對應(yīng)的r方值確定p與u的曲線是否能夠表示為一條直線，若否，則認為對應(yīng)分群不合理；若是，認為暫穩(wěn)態(tài)期間風機有功功率達到限幅值的風機分群合理。

18、進一步地，風機的最大電流imax為額定電流的1.345倍。

19、進一步地，當認為暫穩(wěn)態(tài)期間風機有功功率達到限幅值的風機分群合理時，將達到限幅時風機的有功功率表達式簡化為：

20、

21、式中，為擬合直線的斜率；為擬合直線的截距；

22、進而將風機1和風機2暫穩(wěn)態(tài)期間的有功功率表示為：

23、

24、

25、

26、式中，、分別為風機1、風機2在暫穩(wěn)態(tài)期間的電壓；

27、等值后風機的暫穩(wěn)態(tài)有功功率表示為：；式中，為等值機在暫穩(wěn)態(tài)期間的電壓；由于等值后的電壓約等于所有機組電壓跌落的平均值，，得到“暫穩(wěn)態(tài)期間風機有功功率達到限幅值的風機分群合理”結(jié)論的正確性。

28、一種考慮風機有功限幅的風電場聚合的等值方法，首先利用所述的考慮風機有功限幅的風電場聚合等值分群方法得到的分群結(jié)果，然后基于分群結(jié)果進行等值，包括以下步驟：

29、以風電機組及風電場輸出功率不變?yōu)樵瓌t，對等值風電機組進行聚合處理；對于一個含x臺風電機組的風電場，將其中的y臺風電機組聚合成一臺等值風機，得到等值機容量和等值機有功功率；

30、采用“以容量加權(quán)、阻抗串并聯(lián)”的計算方法來進行箱式變壓器參數(shù)的等值計算：

31、

32、式中，et為箱式變壓器額定容量；zt為箱式變壓器阻抗，角標eq表示聚合值，角標i表示第i臺風電機組的箱式變壓器；

33、進行風電場的集電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等值計算，包括以下步驟：

34、將等值機組中的一個對應(yīng)的風電機組群記為第a群風電機組，設(shè)定第a群等值機對應(yīng)的等值前后注入同一節(jié)點的等值功率和等值電流保持不變；在計算等值參數(shù)時，第a群風電機組的等值機在等值前后具有相同的功率和電流如下：

35、

36、式中，t表示第t時刻；、、分別表示第i臺機組的復功率、電流與電壓；、分別表示等值機a的復功率與電流；

37、確定第a群風電機組聚合成的等值機的等值阻抗為：

38、

39、式中，為風電場出口處的電壓；、、分別為第a群風電機組聚合成的等值機a對應(yīng)的等值阻抗、電壓與等值對地電容電流；

40、等值機a出口處等值集電網(wǎng)絡(luò)中的等值阻抗zaeq的等值電阻raeq和等值電抗xaeq表示為：

41、

42、其中，real(·)表示求復數(shù)的實部，imag(·)表示求復數(shù)的虛部；

43、然后計算等值機a的集電網(wǎng)絡(luò)對地等值電容：

44、

45、式中，為等值機a對應(yīng)集電網(wǎng)絡(luò)的對地電容；表示第i臺機組的電壓，為第i臺機組對應(yīng)集電網(wǎng)絡(luò)的對地電容。

46、進一步地，所述等值機容量和等值機有功功率如下：

47、

48、式中，e為風電機組容量；p為風電機組有功功率，角標eq表示聚合值，角標i表示第i臺風電機組。

49、進一步地，對于一個含x臺風電機組的風電場，將其中的y臺風電機組聚合成一臺等值風機的過程中，對于風力發(fā)電機組阻抗做并聯(lián)處理。

50、進一步地，第a群風電機組聚合成的等值機a對應(yīng)的等值電壓為

51、

52、其中，*表示共軛。

53、進一步地，第a群風電機組聚合成的等值機a對應(yīng)的等值對地電容電流為

54、

55、式中，、分別為第i臺機組對應(yīng)集電網(wǎng)絡(luò)的對地電容與對地電容電流；為角速度。

56、一種考慮風機有功限幅的風電場聚合的等值設(shè)備，所述設(shè)備包括處理器和存儲器，所述存儲器中存儲有至少一條指令，所述至少一條指令由處理器加載并執(zhí)行以實現(xiàn)所述的一種考慮風機有功限幅的風電場聚合的等值方法。

57、有益效果：

58、本發(fā)明首先進行聚群特征分析，解析風電機組在lvrt期間的功率響應(yīng)特性，根據(jù)測得的有功、無功功率響應(yīng)曲線和暫穩(wěn)態(tài)期間有功功率穩(wěn)態(tài)值變化曲線，可以看出明顯的分群效果；然后，將模型的有功電流是否達到有功功率限幅值作為分群標準，將達到有功電流限幅的風機歸作一群，沒有達到有功電流限幅的風機歸作一群，并對該分群方法的有效性進行驗證；最后，結(jié)合等值機參數(shù)計算、等值變壓器參數(shù)計算和等值集電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計算，形成了風電場的聚合等值模型。本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有風電場多機等值模型工程實用性較差的問題，有效提高實際應(yīng)用中的風電場等值模型精度。