含风电场的电力系统随机生产模拟
风电场建模和仿真研究
风电场建模和仿真研究一、本文概述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力发展，风电作为一种清洁、可再生的能源形式，在全球范围内得到了广泛的关注和应用。
风电场作为风电能源的主要载体，其运行效率、经济效益及安全性直接决定了风电产业的健康发展。
因此，对风电场进行精确建模与仿真研究，对于提升风电场的设计水平、优化运行策略、预测和评估风电场的性能具有重要的理论价值和现实意义。
本文旨在全面系统地探讨风电场的建模与仿真技术，通过对风电场各个组成部分的深入分析，构建一个真实反映风电场运行特性的仿真模型。
本文首先对风电场的基本原理和结构进行概述，介绍风电场的主要组成部分及其功能；接着，详细阐述风电场建模的关键技术，包括风力发电机组模型、风电场电气系统模型、风电场控制系统模型等；然后，介绍风电场仿真的基本流程和方法，包括数据收集、模型构建、仿真实验及结果分析等；结合具体案例，展示风电场建模与仿真技术在风电场设计、运行优化和性能评估中的应用。
通过本文的研究，希望能够为风电场的设计、运行和管理提供有益的参考和指导，推动风电产业的可持续发展。
二、风电场建模基础风电场建模是研究风电能转换、风电系统运行及风电场优化布局的重要手段。
建模的准确性直接关系到风电场运行的安全性和经济性。
风电场建模主要基于风电机组的运行特性、风电场的布局、地形地貌、气象条件以及电网接入方式等因素。
在风电场建模过程中，首先需要对风电机组进行单机建模。
这通常涉及风电机组的空气动力学特性、机械动力学特性、电气控制特性等方面的研究。
其中，空气动力学特性主要研究风轮对风能的捕获能力，机械动力学特性关注风电机组在风载荷作用下的动态响应，而电气控制特性则关注风电机组的能量转换和并网控制。
除了单机建模外，风电场建模还需要考虑风电场的整体布局。
风电场的布局直接影响到风能的分布、风电机组之间的相互干扰以及风电场的整体发电效率。
因此，在建模过程中，需要综合考虑地形地貌、风向风速分布、湍流强度等因素，以确保风电场布局的合理性。
基于FLUENT的风力发电机流场仿真研究共3篇
基于FLUENT的风力发电机流场仿真研究共3篇基于FLUENT的风力发电机流场仿真研究1随着环保意识的增强和可再生能源的广泛应用，风力发电成为了备受关注的一种清洁能源。
在风力发电机的设计和研发过程中，对其流场特性的研究至关重要。
FLUENT作为一种基于CFD （计算流体力学）的软件，可以用来模拟风力发电机的流场，对其性能进行评估、优化与改进。
风力发电机是一种将风能转换为电能的设备，其主要结构由叶片、轮毂、塔架、发电机等组成。
在风能的作用下，叶片旋转，带动轮毂旋转，进而带动发电机发电。
因此，叶片的aerodynamic design 对风力发电的效率至关重要。
基于FLUENT的流场仿真可以模拟风力发电机的空气流动情况，包括空气流速、压力分布、湍流情况等。
通过分析仿真结果，可以优化叶片的 aerodynamic design，提高风力发电机的效率和输出能力。
风力发电机在不同的气候条件和地形条件下的效果不同。
通过FLUENT的流场仿真，可以对不同环境条件下的风力发电机进行模拟和测试。
同时，在风力发电机的设计过程中，FLUENT可以用来预测其性能参数，包括功率、转速、风速等。
通过不断调整和优化设计方案，可以取得更好的性能表现。
除了叶片设计和性能预测，FLUENT还可以用来研究风力发电机与周围环境的相互影响。
在实际应用中，风力发电机一般建设在开阔的地区，因此其周围环境可能会对其性能产生影响。
比如在高低起伏的地形中，风力发电机的性能可能因叶片在不同高度处风阻不同而受到影响。
通过FLUENT的流场仿真，可以对不同地形条件下的风力发电机进行模拟，了解其周围环境对其性能的影响，进而制定相应的优化措施。
总之，基于FLUENT的风力发电机流场仿真研究可以为风力发电的设计和开发提供重要的支持和指导。
通过精确的流场模拟和优化，可以使风力发电机的性能得到最大化的提高，为可再生能源的推广和利用做出贡献基于FLUENT的风力发电机流场仿真研究是提高风力发电机性能的有效途径。
风电场虚拟现实仿真实训系统
风力发电场虚拟现实仿真系统、运行环境
二、技术框架
三、软件描述：
1)用户管理：不同角色不同权限，管理员可以增加、更改、查询
删除用户。
潘加用户用户若；［h阁］工号:
2)风力发电原理(动画解说形式)：进入场景后，系统自动播放风
力发电原理动画，加上配音解说讲争发电过程。
3)风力发电场发电量计算：可以手动调整风力大小与风的方向，计算
每台风机发电量。
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4) 风力发电沉浸式体验：以人视角行走在风电场内，进入风筒与机 舱内部。
5) 风力发电设备介绍；风力发电各个设备功能介绍。
6)风力发电雷电知识讲解：风叶、机舱等防雷设计。
7)风力发电事故模拟：场景模拟雷电风叶与机舱发生火灾事故模
拟。
基于matlab风力发电系统的建模与仿真设计
基于matlab风力发电系统的建模与仿真设计一、介绍在当今世界上，可再生能源已经成为人们关注的焦点之一。
其中，风力发电作为一种清洁能源方式，被广泛应用并受到了越来越多的关注。
针对风力发电系统的建模与仿真设计，基于Matlab评台的应用是一种常见的方法。
本文将深入探讨基于Matlab的风力发电系统建模与仿真设计，旨在帮助读者全面理解这一主题。
二、风力发电系统的基本原理风力发电系统是将风能转化为电能的设备。
其基本原理是通过风力驱动风轮转动，通过风轮与发电机之间的转动装置，将机械能转化为电能。
风力发电系统包括风力发电机组、变流器、电网连接等部分。
在设计和优化风力发电系统时，建模与仿真是非常重要的工具。
三、Matlab在风力发电系统建模中的应用Matlab是一种功能强大的数学建模软件，广泛应用于工程、科学和数学领域。
在风力发电系统的建模与仿真设计中，Matlab可以用于模拟风速、风向、风机性能、电网连接等多个方面。
通过Matlab工具箱，可以实现对风力发电系统各个环节的建模和仿真分析。
四、基于Matlab的风力发电系统建模与仿真设计在实际建模中，需要进行风速、风向、风机特性、变流器控制策略等多方面的建模工作。
通过Matlab，可以建立风力机的数学模型，进行风能的模拟，并结合电网连接及功率控制策略进行仿真设计。
通过建模和仿真，可以分析系统在不同工况下的性能表现，指导系统设计和运行。
五、对风力发电系统建模与仿真设计的个人观点和理解在我看来，基于Matlab的风力发电系统建模与仿真设计是一种高效且可靠的方法。
通过Matlab评台，可以更好地对风力发电系统进行综合性的分析和设计。
Matlab提供了丰富的工具箱，能够支持复杂系统的建模和仿真工作。
我认为Matlab在风力发电系统建模与仿真设计上具有很高的应用价值。
六、总结通过本文的阐述，我们全面深入地探讨了基于Matlab的风力发电系统建模与仿真设计。
从风力发电系统的基本原理开始，介绍了Matlab 在该领域的应用，并着重强调了建模与仿真的重要性。
电力系统的随机生产模型
电力系统的随机生产模型电力系统生产模拟的主要功能是模拟电力系统的发电调度，预测各发电机组的发电量及燃料消耗量，并开展发电成本分析。
因此生产模拟程序也叫发电成本程序。
随机生产模拟则是考虑了有关随机因素，如未来电力负荷的随机波动,发电机组的随机停运情况等。
这样不仅使生产成本估算更加合理准确，而且还可以计算出发电系统运行的可靠性指标。
一、随机生产模拟的概念随机生产模拟的基本功能大致可以归纳为以下几个方面：(1)提供各发电厂在模拟期间的发电量、燃料消耗量及燃料费用；(2)给出电力系统中各水电厂及抽水蓄能电厂在负荷曲线上的最正确工作位置及水能利用情况；(3)开展电力系统电能成本分析；(4)计算发电系统的可靠性指标。
随机生产模拟既可用于电力系统电源规划，又可用于制定现有电力系统年度或月的运行计划。
为了制定一个合理的电力生产计划或选择一个合理的电源规划方案，往往需要上百次的生产模拟计算。
因此，如何提高随机生产模拟的精度且同时提高其计算效率是其进一步发展和研究的关键。
介绍随机生产模拟，首先了解一下等效持续负荷曲线(ELDC)的含义。
等效持续负荷曲线是随机生产模拟技术中的重要概念，它是把发电机组的随机停运和随机负荷模型结合在一起，成为随机生产模拟的核心。
实际上，所谓等效持续负荷曲线，就是把机组故障造成的停运容量视为系统的等效负荷增大，以便更准确地计算发电量及发电费用。
图7T表示一条持续负荷曲线，其横坐标表示系统的负荷，纵坐标表示持续时间，设为研究周期，根据具体情况可以是年、月、周等。
曲线上任何一点(x,t)表示系统负荷大于或等于X的持续时间为3即用周期T除上式两端，可得(1)式中P可以看作是系统负荷大于或等于X的概率。
注意此曲线与负荷模型中的曲线横纵坐标表示关系相反，但性质一样，只是为了分析方便。
由积分关系，可得到系统负荷总量为(2)将上式两边除以，则得到系统负荷的平均值(3)等效持续负荷曲线是把发电机组的随机故障影响当成等效负荷对原始持续负荷曲线不断修正的结果。
探究随机生产模拟在电力系统中的应用
三种风力发电机组的建模与仿真
近年来风能的开发利用已得到世界各国的高度 重视 ,技术和设备的发展很快 ,风力发电机组由最初 的恒速恒频型发展到变速恒频型 ,发电效率有了显 著提高 。恒速恒频型发电机组以异步发电机为代 表 ,目前我国的风电场多采用此种发电机[1] ,其主要 优点是结构简单 、成本低 、过载能力强以及运行可靠 性高 ,但是发电机的功率因数较低 ,因此一般要在输 出端安装可投切的并联电容器组提供无功补偿 。
由于恒速恒频型发电机组的异步机是国内当前 各风电场的主流机型 ,而国内近年引入的技术又以 变速恒频风力发电机组为主 ,因此本文主要针对上 述风力发电机组的模型进行了仿真和研究 ,分别建 立了异步感应电机 、双馈感应式电机以及永磁同步 电机这 3 种主要电机类型的单机无穷大系统风电场 仿真模型 ,并分别在各种不同的模拟风速情况下对 各个模型进行仿真分析 ,最后将它们在风速扰动情 况下的响应特性进行比较 。
机组所特有的变频器模型及其控制实现方法进行了 具体的阐述 。目前风电机组的变频器多采用 PWM 控制的交直交形式 ,且关于模型和控制的研究也多 限于考虑变流器逆变部分的控制作用 ,而文献[ 5 ]则 完善了整流部分的控制作用 ,描述了功率单向流动 的 PWM 控制的电压源交 - 直 - 交变频器和一台小 型双馈感应发电机装置 ,阐述了该装置中变频器的 控制机理和相应控制结构的设计 ,提出了适合于风 力发电系统的变频器和双馈电机简化数学模型和控 制策略的设计方案 ;文献 [ 6 ]和 [ 7 ]针对发电机电气 部分和风力机桨距角的控制器提出了相应的设计实 现和控制策略 。其设计主要采用 PI 控制器 ,目前也 提出了模糊或自适应控制器 ,而控制策略的分析则 根据风速的变化 ,以最大效率利用风能为目的 ,为优
含风电系统中正负旋转备用容量的最优分配
含风电系统中正负旋转备用容量的最优分配王国权;陈筱薷;王森;刘华勇;薛永端;周平【摘要】含风电系统采用配置旋转备用容量,即预留部分火电出力填补风电的间歇性出力和其他随机不确定性情况是保证系统供电平衡的方法.文章兼顾系统运行的经济性、可靠性两方面,构建旋转备用容量效益模型,考虑了正旋转备用容量成本费、负旋转备用容量发电收益以及系统配置旋转备用容量后电量不足期望值的明显减小等因素.利用等效电量函数描述火电和风电出力,通过随机生产模拟计算方法来优化旋转备用容量在投入运行的火电机组间的分配.仿真算例结果表明,文章的模型合理,为风电大规模并网运行提供可行性依据.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2014(032)008【总页数】6页(P1105-1110)【关键词】风电场;正旋转备用;负旋转备用;电量不足期望值;随机生产模拟【作者】王国权;陈筱薷;王森;刘华勇;薛永端;周平【作者单位】重庆市电力公司经济技术研究院,重庆401123;中国石油大学,山东青岛266580;中国石油大学,山东青岛266580;重庆市电力公司经济技术研究院,重庆401123;中国石油大学,山东青岛266580;重庆市电力公司经济技术研究院,重庆401123【正文语种】中文【中图分类】TM7130 引言为保证电力系统平衡稳定可靠的供电，系统通常预留一定的备用容量以应对负荷的随机波动和发电机组的随机故障，包括调频备用（最大负荷的2%～3%）、事故备用（最大负荷的8%～10%，并且应大于系统最大一台机组的容量）和检修备用等[1]。
由于风电大规模并网对电力系统有功平衡产生很大的影响[2]，[3]，这种简单的选取固定容量值作为备用的方法已经在电力行业中得到广泛的应用，但是很难满足风电并网规模日益增大的电力系统，同时不具有良好的经济性。
文献[4]从旋转备用效益最大化角度进行数学建模，提出了确定传统火电系统最佳开机台数和优化分配调度旋转备用容量的方法；文献[5]利用随机生产模拟计算含风电系统的旋转备用容量的分配问题；文献[6]综合负荷预测误差和机组随机故障对系统的影响，以旋转备用容量的购买成本最小为目标函数，并用基于蒙特卡罗仿真的遗传算法求解，但算法复杂且计算量大；文献[7]基于成本效益分析法构建经济优化模型，利用遗传粒子群算法计算系统所需的最佳旋转备用容量，并给出计及负荷、风电出力预测偏差的机组停运容量表，其中两种预测偏差通过概率密度函数描述并分析；文献[8]综合考虑负荷预测误差、风电出力偏差以及发电机组的随机故障停运等不确定因素，建立基于机会约束规划法的旋转备用获取模型。
风电场电力系统的建模与仿真分析
风电场电力系统的建模与仿真分析近年来，随着对环境问题的不断关注和对可再生能源利用的不断扩大，风电场成为了可靠的电力供应来源之一。
风能资源丰富，利用成本低，而且不像化石能源一样有排放污染物的风险，因此越来越多的国家都开始在风力发电方面进行投资和研究。
然而，风电场的建设和运营却涉及到了很多技术问题。
其中，电力系统的建模与仿真分析便是其中重要的一环。
风力发电的本质是将风能转化为电能。
具体来说，通过风机叶轮的旋转，驱动发电机发电。
而风电场的电力系统则是将这些发电机产生的电能收集起来，并将其输送到消费者处进行使用。
因此，电力系统的建模与仿真分析就是通过对电力系统的各环节进行合理的建模，对电力系统进行仿真，根据仿真结果分析电力系统的性能、可靠性，并进行问题解决和优化改进的重要手段。
首先，电力系统的建模是非常重要的。
通常来说，建模是建立起整个电力系统的数学模型，用于分析和预测电力系统的行为和性能。
电力系统建模的目标是最大化系统效率和可靠性，并尽可能地降低成本。
同时，在电力系统建模中还应该考虑到电力系统的复杂性，包括供电系统、电流、电磁场、热场等多个因素。
因此，建立一个准确、全面的电力系统模型需要大量的经验和专业知识。
在建立电力系统模型之后，便可进行仿真分析。
仿真分析是指利用计算机程序进行电力系统的模拟，以检测电力系统的运行性能。
仿真分析通过对电力系统的各组件进行数值计算和预测，得出电力系统的行为和特性。
仿真分析可以与实际电力系统的数据进行对比，从而确定仿真程序的准确性和可靠性。
电力系统的仿真分析需要包括多个环节。
首先是电力系统的潮流分析，即分析系统中的电流、电压、功率等特性。
其次是电力系统的稳定性分析，即分析电力系统在各种负荷和故障情况下的稳定性。
再次是电力系统的短路分析，即分析系统中在各种故障下的短路情况，确定其所引起的影响。
最后是针对电力系统的控制和保护设计方案进行模拟和优化分析，以保证电力系统的安全运行。
风电场建模和仿真研究
风电场建模和仿真研究随着可再生能源的日益重视和广泛应用，风电场建设已成为能源开发的重要领域之一。
风电场建模和仿真研究对于优化风电场设计和提高能源利用效率具有重要意义。
本文将介绍风电场建模的基本原理和仿真研究的方法，以期为相关领域的研究提供参考。
一、风电场建模风电场建模是指利用数学模型和计算机技术对风电场进行模拟，以获得其性能和运行特性。
风电场建模包括风能资源评估、风力发电机组选型与布局、风力发电机组性能仿真与评估、风电场电气系统建模等方面的内容。
1、风能资源评估风能资源评估是风电场建模的基础。
它通过对风电场所在区域的风能资源进行测量和分析，获得该区域的风能分布、风向和风速等数据，为后续的风电场设计和建设提供依据。
2、风力发电机组选型与布局风力发电机组是风电场的核心设备，其选型与布局直接影响到风电场的发电效率和经济效益。
在风电场建模中，需要根据风能资源评估的结果选择适当的风力发电机组类型和数量，并确定其布局，以实现最优的发电效率和最小的成本。
3、风力发电机组性能仿真与评估风力发电机组性能仿真与评估是风电场建模的重要环节。
它通过对风力发电机组的性能进行模拟和分析，获得其运行特性和发电效率等数据，为后续的风电场设计和建设提供依据。
4、风电场电气系统建模风电场电气系统建模是风电场建模的重要组成部分。
它通过对风电场的电气系统进行模拟和分析，获得其电压、电流和功率等数据，为后续的风电场设计和建设提供依据。
二、仿真研究的方法仿真研究是风电场建模的重要手段。
它通过建立仿真模型，模拟风电场的实际运行状态，为风电场设计和优化提供依据。
以下介绍几种常见的仿真研究方法：1、系统级仿真系统级仿真是对整个风电场进行仿真研究，包括风能资源评估、风力发电机组选型与布局、风力发电机组性能仿真与评估、风电场电气系统建模等方面。
通过系统级仿真，可以获得风电场的整体性能和经济效益，为后续的风电场设计和建设提供依据。
2、部件级仿真部件级仿真是对风力发电机组的各个部件进行仿真研究，包括风轮、发电机、齿轮箱、控制系统等。
风电实验报告-风力发电机组的建模与仿真
实验一 ：风力发电机组的建模与仿真XX ：樊姗 __031240521一、实验目的:1掌握风力发电机组的数学模型2掌握在MATLAB/Simulink 环境下对风力发电机组的建模、仿真与分析；二、实验内容:对风速模型、风力机模型、传动模型和发电机模型建模，并研究各自控制方法及控制策略；如对风力发电基本系统，包括风速、风轮、传动系统、各种发电机的数学模型进行全面分析，探索风力发电系统各个部风最通用的模型、包括了可供电网分析的各系统的简单数学模型，对各个数学模型，应用 MATLAB 软件进行了仿真。
三、实验原理：自然风是风力发电系统能量的来源，其在流动过程中，速度和方向是不断变化的，具有很强的随机性和突变性。
本课题不考虑风向问题，仅从其变化特点出发，着重描述其随机性和间歇性，认为其时空模型由以下四种成分构成:基本风速b V 、阵风风速g V 、渐变风速 r V 和噪声风速n V 。
即模拟风速的模型为：n r g b V V V V V +++= （1-1）（1）基本风速在风力机正常运行过程中一直存在，基本反映了风电场平均风速的变化。
一般认为，基本风速可由风电场测风所得的韦尔分布参数近似确定，且其不随时间变化，因而取为常数（2）阵风用来描述风速突然变化的特点，其在该段时间内具有余弦特性，其具体数学公式为：⎪⎩⎪⎨⎧=00cos v g V gg g g g g T t t T t t t t t +>+<<<1111 （1-2）式中：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--=)(2cos 121max cos g g g T t T t G v π （1-3） t 为时间，单位 s ；T 为阵风的周期，单位 s ；cos v ，g V 为阵风风速，单位m /s ；g t 1为阵风开始时间，单位 s ；max G 为阵风的最大值，单位 m/s 。
（3）渐变风用来描述风速缓慢变化的特点，其具体数学公式如下：⎪⎩⎪⎨⎧=00v ramp r V r r r r t t t t t t t 2211><<< （1-4）式中：⎪⎪⎭⎫⎝⎛---=r r rramp tt t t R v 212max 1 （1-5） r t 1为渐变风开始时间，单位 s ；r t 2为渐变风终止时间，单位 s ；r V ，ramp v 为不同时刻渐变风风速，单位 m/s ；max R 为渐变风的最大值，单位 m/s 。
基于MATLAB的风力发电系统仿真研究 案例范本
基于MATLAB的风力发电系统仿真研究案例范本摘要：本文基于MATLAB对风力发电系统进行了仿真研究，建立了风力发电机组模型、风能转换模型和电网模型，并进行了系统级联仿真。
通过仿真结果分析，得出了风速、风轮转速、发电机转速、输出电压和电流等参数的变化规律，为风力发电系统的设计和优化提供了参考。
关键词：MATLAB；风力发电系统；仿真研究；模型建立；系统级联仿真Abstract: This paper conducts a simulation study on wind power generation system based on MATLAB, and establishes the models of wind turbine generator, wind energy conversion and power grid, and conducts system-level cascading simulation. Through the analysis of simulation results, the variation laws of wind speed, wind wheel speed, generator speed, output voltage and current and other parameters are obtained, which provides a reference for the design and optimization of wind power generation system.Keywords: MATLAB; wind power generation system; simulation study; model establishment; system-level cascading simulation一、引言随着环保意识的逐渐提高和能源危机的日益加剧，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了越来越多的关注和重视。
仿真模拟技术在风力发电中的应用教程和风场区域选定
仿真模拟技术在风力发电中的应用教程和风场区域选定引言：随着对可再生能源需求的增长，风力发电作为一种清洁且可持续的能源形式，得到了广泛的关注和发展。
其中，仿真模拟技术在风力发电中的应用逐渐成为一项重要的工具。
本文将探讨仿真模拟技术在风力发电中的应用，为读者提供一份简明扼要的应用教程。
第一部分：风力发电技术概述首先，我们将介绍风力发电技术的基本概念。
风能是一种源源不断的可再生能源，通过将风能转化为电能，可以减少对传统能源的依赖，提高能源的可持续发展性。
风力发电机是一种利用风能来产生电能的设备，它主要由风力发电机组、风机塔和轮毂组成。
第二部分：仿真模拟技术在风力发电中的应用1. 风场测量与数据拟合仿真模拟技术可以帮助我们准确测量和拟合风场数据，从而预测风力发电的效果。
通过采集风速、风向、湍流等数据，利用仿真模拟软件进行数据分析和模型建立，我们可以更好地了解风能资源的分布特征，并选择合适的位置和风机类型进行布置。
此外，仿真模拟技术还可以模拟不同机组数量和不同布局方案的风力发电系统运行情况，为风场规划与设计提供科学依据。
2. 风机叶片设计与优化仿真模拟技术在风机叶片设计与优化中起到了关键作用。
通过仿真模拟软件，我们可以对不同材料、结构和尺寸的叶片进行模拟和分析，以优化其性能和效率。
同时，仿真模拟技术还可以模拟不同风速条件下，风机叶片的响应和负荷情况，从而对叶片的结构进行调整和改进，提高风机的可靠性和稳定性。
3. 风机系统运行模拟与优化借助仿真模拟技术，我们可以对风机系统进行运行模拟与优化。
通过建立风机系统的数学模型，我们可以模拟其在不同运行状态下的性能和效果。
通过对模拟结果的分析和优化，我们可以调整风机的参数和控制策略，以提高风机的输出效率和发电稳定性。
第三部分：风场区域选定的基本原则1. 风能资源评估风场区域的选定首先要进行风能资源评估。
通过实地观测和仿真模拟技术，我们可以评估风场所处地区的风能资源状况，包括平均风速、风向分布、湍流强度等指标。
考虑风电预测区间的电力系统灵活性评估方法
电气传动2023年第53卷第7期ELECTRIC DRIVE 2023Vol.53No.7摘要：高比例风电接入加剧了电力系统运行的不确定性，充足的灵活性对系统安全可靠运行至关重要。
提出了一种考虑风电预测区间的电力系统灵活性评估方法。
首先，考虑风电的随机波动特性和预测区间，构建随机极限场景集，表征风电出力和爬坡的不确定性并降低问题的复杂度。
然后，考虑机组和系统运行特性，提出机组和系统运行灵活性综合评价指标。
最后，考虑系统运行成本约束、预测场景和随机场景的运行约束，建立考虑风电预测区间的电力系统灵活性优化评估模型，量化机组和系统的灵活性供给能力并保证运行鲁棒性。
在改进的IEEE 39节点系统进行仿真分析，验证了所提方法的可行性和有效性。
关键词：风电；不确定性；预测区间；极限场景；电力系统；灵活性；灵活性资源；评价指标中图分类号：TM28文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd24250Power System Flexibility Evaluation Method Considering Wind Power Prediction IntervalTANG Junyi 1，2，DING Biwei 3，YANG Qi 1（1.Electric Power Research Institute of State Grid Xinjiang Electric Power Co.，Ltd.，Urumqi 830001，Xinjiang ，China ；2.Xinjiang Key Laboratory of Whole Process Simulation for Power System ，Urumqi 830001，Xinjiang ，China ；3.Urumqi Power Supply Company of State GridXinjiang Electric Power Co.，Ltd.，Urumqi 830011，Xinjiang ，China ）Abstract:The integration of high proportion of wind power intensifies the uncertainty of power system operation.The sufficient flexibility is vital for the safe and reliable operation of the power system.An evaluation method of power system flexibility considering wind power prediction interval was proposed.First ，considering the stochastic fluctuation and prediction interval of wind power ，a stochastic extreme scenario set was constructed ，which can characterize the uncertainty of wind power generation and slope climbing ，and reduce the complexity of the problem.Then ，considering the operating characteristics of units and power system ，the comprehensive evaluation indices of operational flexibility of units and system were proposed.Finally ，in view of the system cost constraints and the operating constraints under the forecast and stochastic scenarios ，the flexibility optimization evaluation model considering the wind power forecast interval was established to quantify the flexibility supply capacity of units and system ，so as to effectively ensure operational robustness.Simulations on the improved IEEE 39bus system were carried out to verify the feasibility and effectiveness of the proposed method.Key words:wind power ；uncertainty ；prediction interval ；extreme scenario ；power system ；flexibility ；flexible resources ；evaluation index作者简介：唐君毅（1993—），男，硕士，工程师，Email ：*****************考虑风电预测区间的电力系统灵活性评估方法唐君毅1，2，丁碧薇3，杨琪1（1.国网新疆电力有限公司电力科学研究院，新疆乌鲁木齐830001；2.新疆电力系统全过程仿真重点实验室，新疆乌鲁木齐830001；3.国网新疆电力有限公司乌鲁木齐供电公司，新疆乌鲁木齐830011）随着环境污染和化石资源短缺等问题日益严峻，构建以新能源为主体的新型电力系统支撑能源转型，实现“碳达峰、碳中和”的双碳目标已成为共识[1]。
风电场并网性能测试中的虚拟仿真技术
风电场并网性能测试中的虚拟仿真技术在当今的社会中，环境保护和可持续发展已成为人们共同关注的焦点。
为了实现这一目标，使用可再生能源已成为趋势。
其中，风能作为一种清洁、无污染、丰富的可再生能源，备受关注。
然而，风力发电设备的并网性能测试是一个关键问题。
本文将介绍如何使用虚拟仿真技术，提高风电场并网性能测试的效率和准确度。
一、风电场并网性能测试的挑战风力发电设备并网前需要进行一系列的测试，以保证其满足国家和相关行业标准。
这些测试通常需要耗费大量的时间和资金，而且测试过程中可能会产生某些不可预知的问题。
下面将介绍一些典型的风电场并网性能测试中的挑战：1.台风等极端天气条件的测试在一些地区，有时会出现风力极强的天气条件，如台风和龙卷风等。
这些天气条件下，风力发电机的并网性能需要重新测试以保证其安全运行。
2.测试过程中的观测误差在现实的测试中，测试过程中的观测误差通常是非常普遍的。
这些观测误差可能会导致测试结果的不准确，从而导致预测发生了偏差。
3.风场环境和设备互动的模拟在风电场并网性能测试中，需要对风场环境和设备互动进行模拟。
这需要考虑风场受地形、建筑物和其他复杂的地理环境等因素的影响，同时还需要考虑风力发电设备的复杂性。
二、虚拟仿真技术在风电场并网性能测试中的应用虚拟仿真技术是一种将计算机和仿真技术相结合的方法。
通过虚拟仿真技术，可以模拟出一些特定的场景，以便研究和分析。
在风电场并网性能测试中，虚拟仿真技术可以帮助解决前述问题，提高测试效率和准确度。
1.模拟极端天气条件虚拟仿真技术可以模拟出各种天气条件下的风场环境，在控制条件下重新测试风力发电设备。
这使得在短时间内，可以模拟出台风等极端天气条件下的并网性能测试。
2.减少测试观测误差虚拟仿真技术可以将真实测试数据输入到计算机中进行处理和分析。
通过这种方法，可以较好地减少观测误差，从而提高测试的准确性。
3.模拟风场环境和设备互动虚拟仿真技术可以将风场环境和风力发电设备放入计算机模拟环境中进行测试。
风力发电系统中随机变量的模拟仿真研究
风力发电系统中随机变量的模拟仿真研究一、引言随着全球能源消耗量的不断增加，人们对于替代能源的需求也越来越迫切。
风力发电作为一种环保、可持续的能源，受到了越来越多的关注。
然而，由于风速的随机性质，风力发电系统的输出功率也具有随机性，这就给风力发电系统的优化设计和运行带来了很大的挑战。
因此，对于风速随机变量的模拟仿真研究显得尤为重要。
二、风力发电系统的输入量在风力发电系统中，风速是影响输出功率的主要因素之一。
由于风速是无规则变化的，因此对于风速的模拟仿真非常困难。
一般来说，风速可用概率密度函数、统计特性等来表示。
1、风速的概率密度函数概率密度函数描述的是某一随机变量取某一值的概率密度分布情况。
在风力发电系统中，风速的概率密度函数通常采用韦伯分布、瑞利分布、高斯分布等进行模拟仿真。
2、风速的统计特性风速的统计特性包括均值、方差、偏度、峰度等参数。
这些统计特性可以反映随机变量的分布情况，对于建立模拟仿真模型具有重要的参考价值。
三、风力发电系统的输出量在风力发电系统中，输出功率是直接受到风速影响的量，因此也具有一定的随机性和不确定性。
对于输出功率的模拟仿真，一般采用功率曲线、频率分布曲线等方法进行建模。
1、功率曲线功率曲线是指在一定风速范围内，风力发电机输出功率与风速之间的函数关系，一般来说呈现出倒“U”型。
通过对于功率曲线的建模，可以更准确地预测风速的变化对于输出功率的影响。
2、频率分布曲线频率分布曲线是指不同功率水平所对应的发生概率。
通过对于频率分布曲线的分析，可以帮助我们更好地理解输出功率的变化规律，为系统优化设计提供更可靠的依据。
四、风力发电系统的模拟仿真方法针对于风力发电系统的输入量和输出量，常用的模拟仿真方法主要有Monte Carlo方法、分布拟合法等。
1、Monte Carlo方法Monte Carlo方法是建立在数学统计学原理上的一种仿真方法，可用于模拟具有随机变量的系统。
其基本思路是通过不断生成随机数，进行大量的模拟实验，得出预期输出量的概率密度函数和统计特性。
用于电力系统随机生产模拟的剩余持续负荷曲线
用于电力系统随机生产模拟的剩余持续负荷曲线李秋文;刘俊宏;林洁;苗增强;郭瑞鹏【摘要】分析了等效持续负荷曲线的特性及其用于随机生产模拟时存在的不足,在此基础上提出了剩余持续负荷曲线的概念,并与等效电量函数法相结合,用于电力系统的随机生产模拟.对IEEE-RTS79扩大系统的仿真结果表明,采用等效持续负荷曲线或剩余持续负荷曲线进行随机生产模拟拥有相同的计算精度,但采用剩余持续负荷曲线可以节约超过60％的计算时间,能够较好地满足实际大规模电力系统的应用要求.【期刊名称】《能源工程》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】7页(P12-17,22)【关键词】随机生产模拟;等效持续负荷曲线;剩余持续负荷曲线;卷积;等效电量函数法【作者】李秋文;刘俊宏;林洁;苗增强;郭瑞鹏【作者单位】广西电网公司电力调度控制中心,广西南宁530023;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;广西电网公司电力调度控制中心,广西南宁530023;广西电网公司电力调度控制中心,广西南宁530023;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TM714电力系统随机生产模拟是一种通过优化各机组生产情况,考虑机组的随机故障特性及电力负荷的随机性,从而计算出最优运行方式下各电厂的发电量、系统生产成本及系统可靠性指标的算法，广泛应用于电力系统电源规划、运行规划以及可靠性评估等方面[1-2]。
国内外学者对电力系统随机生产模拟问题进行过大量研究，提出多种随机生产模拟算法。
文献[3]采用分段直线来描述持续负荷曲线，其模拟精度与直线段数有关，段数越多，精度越高，但运算量越大。
文献[4-5]以序列运算理论为基础，提出将需求与资源序列化的方法，通过使用供需双方对应的概率性序列进行卷和、卷差、交积等运算，完成逐个的资源—需求加载过程，建立一种新的随机生产模拟算法，以评估系统的可靠性和经济性。
文献[6-7]提出的累积量法(半不变量法)将负荷、发电系统停运容量以及等值负荷的分布密度函数曲线全部用Gram-Charlier或Edgeworth展开式近似，使得随机生产模拟中的卷积运算变成简单的加减运算，极大提高运算速度。
风力发电机的建模及动态仿真
Ed′= -
xm x2 + xm
Q
E q′=
xm x2 + xm
D
( 12)
Q= -
x
2
+ xm
x
mE
′ d
D=
x
2
+ xm
x
m
E
′ q
( 13)
p
Q= -
x
2
+ xm
x
mp
E
′ d
p
D=
x
2
+ xm
x mp
E
′ q
( 14)
根据转子电压方程 D 轴
R 2iD + x 2 + x mp E ′ q - ( xm
x= x1+ xm 3. 3 电磁暂态过程方程式 从( 5) 式 D 轴转子磁链方程得
iD =
x2
x +
m
x
m
id
+
1 x2 + xm
D
( 6)
把( 6) 式代入 d 轴定磁链方程得
d=-
x ′id +
E
′ q
( 7)
式中 x ′——暂态电抗
x ′=
x1 +
xm -
x2
x
2 m
+ xm
=
x1 +
x2 x2 +
叙词 风力发电机 建模 动态仿真
Building Model and Dynamic Simulation on Windmill Generator
X in Jiang Institute of T echnolo gy Hou Shuhong, Lin Hong, Chao Qin, Zu Lati
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第 29 卷 第 28 期 2009 年 10 月 5 日
中
国 电 机 工 程 学 Proceedings of the CSEE 中图分类号：TM 715
报
Vol.29 No.28 Oct. 5, 2009 ©2009 Chin.Soc.for Elec.Eng. 学科分类号：470⋅40
文章编号：0258-8013 (2009) 28-0034-06
文献标志码：A
含风电场的电力系统随机生产模拟
张节潭1，程浩忠1，胡泽春1，马则良2，张建平2，姚良忠3
(1．上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海市 闵行区 200240；2．华东电网有限公司， 上海市 黄浦区 200002；3．阿海珐输配电集团技术中心，斯塔福德 ST17 4LX，英国)
Power System Probabilistic Production Simulation Including Wind Farms
当全部发电机组卷积运算结束以后，等效负荷 频率曲线为 f e( n ) (k ) 。 发电机组在 2 种情况下需要开机：1）机组可 用，当负荷超出某一定值时需要增开发电机；2 ） 需要投运的机组原来处于故障或维修状态，机组修 复后需要投入运行。由于负荷转移和机组故障是独 立事件，因此机组的启停次数应该包括 2 个部分： 一部分是按照机组加载顺序，当负荷增长到机组的 加载点时需要增开机组；另一部分是需要运行的机 组在故障修复后投入运行。第 i 台机组的期望开机 次数为
PL/pu
0.7
0.5 0
L1(x)
L2(x)
40 t/h
80
Fig. 1
t T
图 1 时序负荷曲线 Chronological load curve
t=F(x) (x,t) B hLOLH EEENS
持续时间
t
O
x
Cs
A
x PLmax 负荷
图 2 负荷持续曲线 Fig. 2 Load duration curve
图 3 给出了与图 1 中时序负荷曲线L1(x)、L2(x) 相对应的负荷频率曲线fe1(x)、fe2(x)，它们体现了时 fe1(x) 序负荷曲线的变化频率。 负荷在 4~7 GW内时， 的值大于fe2(x)，说明L1(x) 的波动频率大于L2(x)， 而这一信息无法从负荷持续曲线中得到。
5
1 等效电量频率法的基本原理
ZHANG Jie-tan1, CHENG Hao-zhong1, HU Ze-chun1, MA Ze-liang2, ZHANG Jian-ping2, YAO Liang-zhong3
(1. School of Electronic, Information and Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Minhang District, Shanghai 200240, China; 2. East China Electric Power Grid Company Limited, Huangpu District, Shanghai 200002; 3. AREVA T&D Research Center, Stafford ST17 4LX, United Kingdom) ABSTRACT: According to the natures of stochastic and intermittent of wind turbines, equivalent energy and frequency function method (EEFF) was proposed for power system probabilistic production simulation. The frequency and duration function is introduced to evaluate the impact of wind farms. Since EEFF method keeps the time-dependent behaviour of system load and wind turbines, it can evaluate the impact of wind farms on the start-up and shut-down of conventional units, and dynamic costs associated with the start-up, banking, and shut-down of thermal units. The case studies were carried out on a EPRI-36 unit system, and results verified the effectiveness of the proposed method. KEY WORDS: probabilistic production simulation ； wind farm；equiva1ent energy and frequency function method；load frequency curve；dynamic cost 摘要： 针对风电机组出力的间歇性和波动性， 提出了基于等 效 电 量 频 率 法 (equiva1ent energy and frequency function method，EEFF)的电力系统随机生产模拟方法。将等效电量 函数法(equiva1ent energy function method，EEF)与频率持续 法(frequency and duration，FD)相结合，用来评估风电场接 入对电力系统生产运行的影响。 该方法在生产模拟中保留了 负荷和风电机组的时变特性， 除了可以得到常规算法所能得 到的生产模拟结果外， 还可以评估风电场对常规机组造成的 开停机影响， 以及与火电机组开机、 暖机等因素相关的动态 费用。EPRI 36 机组随机生产模拟结果验证了所提方法的正 确性和有效性。
持续负荷曲线和负荷频率曲线 文献[12]提出了随机生产模拟的等效电量函数 法，它的计算精度和计算速度都很突出。在使用等 效电量函数法时，首先要将时序负荷曲线转换为持 续负荷曲线，再采用离散的方法得到等效电量函 数，这会导致负荷时间信息的丢失，无法计及与火 电机组开机、暖机、维持运行备用等因素相关的动 例如， 图 1 所示为 2 条时序负荷曲线L1(x) 态费用[21]。 和L2(x)，二者可以转化成相同的负荷持续曲线，如 图 2 所示，但L1(x) 的波动频率和幅度远大过L2(x)， 因此，L1(x)下系统的调峰机组启停会更加频繁，需 要花费更多与开机、暖机、维持运行备用等因素相 关的动态费用。 针对负荷的时变特性，可以引入负荷频率曲 线，它表示负荷在向上方向上超越某一负荷水平x 的平均频率。设T为研究周期，在时间间隔tj内的负 荷为li。在tj终结时，若负荷向上移动，则此时负荷 向上离去的频率为f(lij)=1/T，负荷水平li总的 向上离去频率为 f (li ) = ∑ f (lij ) 模拟是一种通过优化发电 机组的生产情况，考虑机组的随机故障及电力负荷 的随机性，从而计算出最优运行方式下各电厂的发 电量、系统的生产成本及系统的可靠性指标的算 法，它广泛应用于电力系统电源规划、运行规划以 及可靠性评估等[1-2]。与火电、水电、核电等常规发 电机组相比，风电机组出力具有间歇性和波动性， 这会导致系统备用容量增加，常规机组需要启停的 次数增多[3]；并且，风电大都具有反调峰特性，风 电并网有可能使电网的等效负荷峰谷差增大，给电 网调频、 调峰带来不利影响[4-5]。 随着风电场规模和 单机容量的不断增大， 风电对电力系统的影响日益突 出，在随机生产模拟中需要考虑风电场的影响[6-7]。 目前国内外学者提出的随机生产模拟算法主 要有分段直线逼近法[8]、分块法[9]、等效电量函数 法[10-12]及半不变量法 (累积量法 )[13-15]等。文献[16] 使用负荷持续曲线(load duration curve，ELDC)卷积 算法，把风电场等效成多状态发电机组加入到随机 生产模拟中，并采用风电优先调度的原则。这些算 法的核心是将时序负荷曲线转化为持续负荷曲线 (load frequency curve，LFC)，丢失了有关负荷的时 间信息，无法计及与火电机组开机、暖机、维持运 行备用等因素相关的动态费用。文献[17-18]提出了 一种基于时序负荷曲线的电力系统概论性生产模 拟方法，不修改原始负荷曲线，而将发电机组的随
函数E(i−1)(k)来进行计算：
EGi = pi
ki −1 +1
∑
ki
E (i −1) (k )
(3)
式中：ki−1 =xi−1/Δx；ki=(xi−1+Ci)/Δx。 如果发电机组全部安排完毕，则结束随机生产 模拟过程，进而统计系统总运行成本并进行可靠性 指标的计算。假设系统中共有n台发电机组，总容 量为Cs，当全部发电机组卷积运算结束以后，等效 这时， 系统电量不足期望值EEENS 电量函数为E(n)(k)。 为
基金项目 ：国家重点基础研究发展计划项目 (973 项目 )(2009CB 219703)。 The National Basic Research Program of China (973 Program) (2009CB219703).
关键词：随机生产模拟；风电场；等效电量频率法；负荷频 率曲线；动态费用
j
f /(次/T)
3
fe1(x) fe2(x)
1 0 4 PL/GW 8
图 3 负荷频率曲线 Fig. 3 Load frequency curve
1.2
等效电量函数 如图 2 所示， t =F(x)为研究周期T内系统的负荷 持续曲线，其横坐标表示系统负荷，纵坐标表示负 荷的持续时间，PLmax表示系统最大负荷，(x, t)表示 系统负荷大于或等于x的持续时间为t。 将横轴 x 按Δx 分段， 定义一个离散的电量函数