專利名稱：一種直驅式風電機組風電場等值方法
技術領域：
本發(fā)明涉及直驅式風電機組的等值方法，具體涉及一種直驅式風電機組風電場等值方法。
背景技術：
風電場通常是由相同型號的風電機組組成。在大型互聯(lián)電網(wǎng)計算中，如果采用詳細風電場模型，即對每一臺風電機組進行建模，就會增加數(shù)據(jù)的規(guī)模，影響算法的速度和收斂性，模型的有效性也會得不到保證。如果將整個風電場等值成一臺風電機組，算法的準確性將不能保證。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種直驅式風電機組風電場等值方法，該等值方法定義了能夠反映直驅式風電機組運行特性的分群指標，利用聚類算法對直驅式風電機組進行分群；以等值機的風力 機與單臺風電機組風力機的功率轉換特性不變?yōu)樵瓌t，對同群風電機組的風力機參數(shù)進行等值；以被等值的風電機組輸出功率之和與等值機輸出功率相等為原則對風電場集電線路進行了靜態(tài)等值；應用模型參考自適應算法對等值機中永磁電機的阻抗參數(shù)進行識別，以補償?shù)戎到５恼`差。仿真結果表明，等值前后風電場并網(wǎng)點的運行特性一致，等值算法能夠準確的反映直驅式風電機組風電場的并網(wǎng)特性。本發(fā)明的目的是采用下述技術方案實現(xiàn)的:一種直驅式風電機組風電場等值方法，其改進之處在于，所述方法包括下述步驟:(一)對直驅式風電機組進行聚類；(二)采用容量加權對直驅式風電機組動態(tài)參數(shù)進行等值；(三)對直驅式風電機組風電場集電線路進行等值；(四)對直驅式風電機組進行仿真。其中，所述步驟(一)對直驅式風電機組進行聚類包括對直驅式風電機組的運行區(qū)域劃分、確定分群指標和對直驅式風電機組進行分群。其中，對直驅式風電機組的運行區(qū)域劃分為三個區(qū)域，分別為:變速控制區(qū)域:該區(qū)域風力機實現(xiàn)最大風能的追蹤，此時風能利用率為最大值Cpmax，葉尖速比為最優(yōu)值λ _ ;這個區(qū)域風力機輸出功率和風輪轉速勺立方成正比，Cp/入3為一常數(shù)，槳距角β約為0，風輪轉速表征此區(qū)域的動態(tài)特性；恒轉速變功率區(qū)域:該區(qū)域風力機的轉速達到額定轉速,此區(qū)域風力機的輸出功率與 /λ3成正比，風輪轉速為額定值ω_，槳距角β約為ο，參數(shù)cp/λ3表征此區(qū)域的動態(tài)特性；恒功率變槳距區(qū)域:該區(qū)域風力機的轉速到達額定轉速，功率到達額定功率，隨著風速的增加，槳距角動作，風力機功率保持在額定功率；此區(qū)域風力機的風輪轉速為額定值，Cp/λ3為一常數(shù)，槳距角β表征此區(qū)域的動態(tài)特性。其中，所述分群指標用下述(10)式表示:Y = (Y1, Y2, Y3)(10)；其中:
權利要求
1.種直驅式風電機組風電場等值方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟: (一)對直驅式風電機組進行聚類； (二)采用容量加權對直驅式風電機組動態(tài)參數(shù)進行等值； (三)對直驅式風電機組風電場集電線路進行等值； (四)對直驅式風電機組進行仿真。
2.權利要求1所述的直驅式風電機組風電場等值方法，其特征在于，所述步驟(一)對直驅式風電機組進行聚類包括對直驅式風電機組的運行區(qū)域劃分、確定分群指標和對直驅式風電機組進行分群。
3.權利要求2所述的直驅式風電機組風電場等值方法，其特征在于，對直驅式風電機組的運行區(qū)域劃分為三個區(qū)域，分別為: 變速控制區(qū)域:該區(qū)域風力機實現(xiàn)最大風能的追蹤，此時風能利用率為最大值Cpniax,葉尖速比為最優(yōu)值λ 這個區(qū)域風力機輸出功率和風輪轉速的立方成正比，C/λ3為一常數(shù)，槳距角β約為O，風輪轉速表征此區(qū)域的動態(tài)特性； 恒轉速變功率區(qū)域:該區(qū)域風力機的轉速達到額定轉速，此區(qū)域風力機的輸出功率與C/λ3成正比，風輪轉速為額定值Ω_，槳距角β約為O，參數(shù)Cp/λ3表征此區(qū)域的動態(tài)特性； 恒功率變槳距區(qū)域:該區(qū)域風力機的轉速到達額定轉速，功率到達額定功率，隨著風速的增加，槳距角動作，風力機功率保持在額定功率；此區(qū)域風力機的風輪轉速Q(mào)r為額定值，Cp/λ3為一常數(shù)，槳距角β表 征 此區(qū)域的動態(tài)特性。
4.權利要求2所述的直驅式風電機組風電場等值方法，其特征在于，所述分群指標用下述(10)式表示: y = (Y1, Y2, Y3)(10)； 其中:
5.權利要求2所述的直驅式風電機組風電場等值方法，其特征在于，計算出直驅式風電機組分群指標的樣本空間，利用K-means算法找到運行點相近的風電機組進行分群每一群風電機組包括至少一臺的風力機。
6.權利要求5所述的直驅式風電機組風電場等值方法，其特征在于，所述K-means算法是基于歐式距離的聚類算法，采用歐氏距離作為相似性的評價指標，即認為兩個對象的歐氏距離越近，它們的相似度就越大；該算法中的簇是由距離相近的對象組成的。
7.權利要求1所述的直驅式風電機組風電場等值方法，其特征在于，所述步驟(二)中，所述直驅式風電機組動態(tài)參數(shù)包括風力機參數(shù)、發(fā)電機及控制參數(shù)；采用容量加權對風力機參數(shù)、發(fā)電機及控制參數(shù)進行等值。
8.權利要求7所述的直驅式風電機組風電場等值方法，其特征在于，對風力機參數(shù)進行等值是保證等值機的風力機與單臺風力機的功率轉換特性不變，轉速及槳距角的調(diào)節(jié)特性不變；所述風力機參數(shù)包括風力機的風速和轉速；等值后的風力機風速用下述(18)式表不:
9.權利要求8所述的直驅式風電機組風電場等值方法，其特征在于，等值前后風力機葉片的半徑相等，風力機輸出機械功率為風力機轉速立方成正比關系，為保證被等值機群風力機輸出的機械功率之和與等值機風力機輸出的機械功率相等，令等值后的風力機轉速用下述(20)式表示:
10.權利要求9所述的直驅式風電機組風電場等值方法，其特征在于，被等值機群風力機機械功率之和用下述(26)式表示:
11.權利要求7所述的直驅式風電機組風電場等值方法，其特征在于，所述發(fā)電機及控制參數(shù)包括等值機的容量、注入電網(wǎng)有功功率、無功功率；所述等值機的容量、注入電網(wǎng)有功功率、無功功率為單臺風力機之和；均用下述(30)表示:
12.權利要求1所述的直驅式風電機組風電場等值方法，其特征在于，所述步驟(三)中，直驅式風電機組風電場集電線路包括干式和放射式；對直驅式風電機組風電場集電線路進行等值的原則為:被等值的風電機組輸出功率之和與等值機輸出功率相等為原則對風電場集電線路進行等值；即等值后等值機升壓變壓器出口處的功率等于等值前各臺風電機組功率之和，等值前后匯集母線的功率、電壓相等。
13.權利要求1所述的直驅式風電機組風電場等值方法，其特征在于，所述步驟(四)中，對直驅式風電機 組進行仿真包括穩(wěn)態(tài)仿真和動態(tài)仿真。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直驅式風電機組風電場等值方法，包括下述步驟對直驅式風電機組進行聚類；采用容量加權對直驅式風電機組動態(tài)參數(shù)進行等值；對直驅式風電機組風電場集電線路進行等值；對直驅式風電機組進行仿真。該等值方法定義直驅式風電機組運行特性的分群指標，利用聚類算法進行分群；以等值機的風力機與單臺風電機組風力機的功率轉換特性不變對同群風電機組的風力機參數(shù)進行等值；以被等值的風電機組輸出功率之和與等值機輸出功率相等對風電場集電線路進行靜態(tài)等值；應用模型參考自適應算法對等值機中永磁電機的阻抗參數(shù)進行識別。等值前后風電場并網(wǎng)點的運行特性一致，等值算法準確的反映直驅式風電機組風電場的并網(wǎng)特性。
文檔編號H02J3/38GK103094920SQ201310002678
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月6日 優(yōu)先權日2013年1月6日
發(fā)明者高峰, 鄭偉杰, 賀文, 黃永寧, 胡曉波, 田蓓, 張爽, 張星, 梁劍, 孫麗香, 焦龍, 劉敏, 訾鵬 申請人:寧夏電力公司電力科學研究院, 中國電力科學研究院, 國家電網(wǎng)公司