风电场等值模型的研究

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大型风电场的等值模型及其改进研究

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。

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。

基于实时数据的直驱风电场等值建模方法和装置

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。

风电场等值建模和参数辨识研究

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风电场建模和仿真研究_41_45

− −35⎪⎩⎪⎨⎧===110100/'/'/1A B X A A T A X(3-27)上述即为基于最小二乘法，通过参数辨识异步发电机传递函数而得到发电机等值参数的算法。

3.4.5 风力发电机多机等值计算方法[23][24]由第二章中异步发电机组数学模型公式可知，对于风电机多机动态等值，需要等值的物理量主要包括转子惯性常数、初始运行滑差、同步电抗、暂态电抗和转子时间常数。

a)等值惯性时间常数与异步电动机类似，异步发电机转子惯性时间常数等值方法是按容量加权等值。

∑==n j j j M J S T S T 11 (3-28)其中S j 和T j 分别指第j 台异步电机的容量和惯性时间常数，S M 是各台异步电机容量之和，T J 为等值异步机的惯性时间常数。

b)等值初始运行滑差M s首先将异步机的г型等值电路并联，利用戴维南等值法求得两台机等值电阻M r ，然后利用(3-29)式求得初始状态下等值发电机的滑差M s ：])()[(])()[()()(2112122222221122122211s R x s R s R x s R x x R s R s R R s l l l l M M M ++++++= (3-29)其中R 1和R 2分别表示两台电机的定转子电阻之和，X l1和X l2分别表示电机定转子漏抗之和，s 1、s 2分别表示两台电机的初始运行滑差，式中各物理量单位均为标么值。

多台机的初始运行滑差的等值可连续使用该方法完成。

c)等值电抗、等值暂态电抗和等值转子时间常数首先按式(3-30)计算各台发电机同步电抗X 、暂态电抗X’和转子时间常数T 0’。

− −36⎪⎩⎪⎨⎧+=++=+=)2/()(')/('0r m r m r m r s m s R X X T X X X X X X X X X π(3-30)其中R s 、R r 、X s 和X r 的物理意义已在公式(3-17)中说明，X m 指激磁电抗，单位为标么值。

大规模并网型风电场等值建模研究现状

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ｑｉａｅｔＥｕｖｌｎｍｏｅｉｇｆｗｉｄａｍｓｓｅｐｕｄｌｏｎｆｒｉｈｌｆｌｎｆｒａｅｎｒｕｅｔｔｅｔａｙ— ｔｔｐｒｔｎｎｌｓｓｎｏｃｎｏｔｉｔｏｈｓｅｄｓａｅｏｅａｉａａｙｉｂｏａｄｋｎｓｏｔｂｌｙｔｄｅｆｔｅｐｗｒｇｉｔａｇｓａｅｉｄｆｓａｉｔｓｉｓｏｈｏｅｒｗｉｌｒｅ－ｃｌｉｕｄｈｗｎｏｅｏｎｃｅ．ｈｓｐｐｒｉｔｄｃｓｔｅｂｓｃｉｅｆｉｄｐｗｒｃｎｅｔｄＴｉａｅｎｒｕｅｈａｉｄａｏｏｗｉｄｆｒｅｕｖｅｔｍｏｅｉｇｎａｍｑｉａｎｄｌ．Ｂｓｄｏｔｅｃｒｅｔｒｃｎｌｎａｅｎｈｕｒｎｅｅｔ
关键词：大规模风电场；网；值建模并等
由于自然条件等的约束，我国风能资源多分布
于西北内陆地区，这些地区往往远离大负荷所在地，了开发这些丰富的清洁可再生能源，必须为就
值模型的研究在很长一段时间内都将成为热点。
在含有大规模风电场接入的电力系统的稳态
运行和一系列稳定性分析中，针对不同的研究目
的，以从对各种类型风电机组的数学模型的具体可分析出发，过合理地组合或简化建立起相应的等通值模型，而利用经过验证的可靠的风电场等值模进型来进行含大规模风电场接人的电力系统仿真，大大简化仿真过程，少计算的时间，高分析速度减提

风电场动态等值建模研究

风电场动态等值建模研究摘要：针对风电场内各机组间尾流的相互影响，提出了一种新的风电场等值建模方法。

该方法是通过K-means聚类分析法对某风电场的实测数据进行合理处理，取相同时刻的同类机组风速的均值作为该类机组在此时刻的风速模型，同类机组功率的均值作为该类机组在此时刻的功率模型，将风电场内33台UP77-1.5MW风电机组聚成四类。

最后，数值分析及仿真计算表明了该方法的有效性和精确性。

关键词：风电场；动态建模；聚类分析法；电力系统0 引言随着风电场装机容量的不断增加，大规模风电场的接入会对电力系统的安全稳定运行产生一定的影响[1-4]。

为此，研究含风电场的电力系统稳定性一直是广大学者关注的焦点。

然而大型风电场内往往有数十甚至上百台风电机组，若对每一台风电机组进行详细建模，会极大地增加电力系统模型的复杂度，导致仿真时间过长，不仅难以满足电力系统运行计算的要求且没有必要。

对于大型互联电力系统，有必要研究大型风电场的动态等值方法，以减少含风电场电力系统分析规模和仿真时间[5-6]。

如果在大型互联电力系统动态仿真中，对大型风电场采用详细的模型（即对每一台风力发电机组单独建模），就会把多台小额定容量的发电机、升压变压器、无功补偿电容器以及大量的引出线都加入到电力系统模型中，这将极大地增加电力系统的分析规模和仿真时间，同时还会带来许多严重的问题，例如模型的有效性、数据的修正等[7]。

为此，风电场动态等值建模也是近些年学者研究的热点。

针对风电场内各机组间尾流的相互影响，本文提出一种K-means聚类分析法，将风电场的机组聚类，然后对聚类后的机组进行等值建模。

1 K-means聚类算法K-means算法是一种非常典型的基于距离的聚类算法，整个聚类过程采用距离作为相似性的评价标准，也就是认为两个对象之间的距离越近，它们之间的相似度就越大。

这种算法认为簇就是由距离比较接近的对象所组成的，所以把得到独立且紧凑的簇作为最终聚类目标[8-9]。

基于双馈式风电机组的风电场实用动态等值模型研究

基于双馈式风电机组的风电场实用动态等值模型研究赵艳军;曾沅【摘要】针对采用风电场详细模型导致仿真计算复杂的问题,对风电场动态等值展开研究.选取机组类型和参数完全相同的风电场,提出基于风速等值的单机倍乘等值法；以机组类型相同但参数不完全相同的风电场为例,采用基于同调等值的容量加权等值法.基于DlgSILENT/PowerFactory软件,通过比较风电场单机倍乘模型、容量加权模型和详细模型在风速改变和暂态故障情况下的仿真结果,验证了不同模型的准确性和适用性,结果表明所提方法实用有效.【期刊名称】《广东电力》【年(卷),期】2012(025)004【总页数】7页(P53-58,64)【关键词】双馈式风电机组;风电场等值模型;单机倍乘法;容量加权法【作者】赵艳军;曾沅【作者单位】广东电网公司电力科学研究院,广东广州510080;天津大学电气与自动化工程学院,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TM614近年来，我国风电机组的装机容量成倍增长，风电场规模日益扩大，风电并网对电力系统的影响不容忽视。

风电机组建模和风电场建模逐渐成为焦点，前者已初见成效，但风电场建模尤其是基于双馈式风电机组的风电场建模还需进一步研究。

相比常规发电厂，风电场机组数目庞大，若每台风电机组都采用详细模型，在仿真计算时将造成维数灾。

目前常用的解决方法是进行风电场等值，其思想源于电力系统动态等值中的同调等值法。

同调是指在受到外界扰动时，2台机组具有相似的转子角摆动曲线。

风电场同调等值的关键步骤包括同调机群划分和同调机群参数聚合。

机群划分的方法有很多，文献［1］提出将异步电机机械暂态数学模型方程组的特征值较为接近的机组划分为1个机群；文献［2］考虑尾流效应影响，以风速作为机群的分类指标；文献［3］以转子转速作为机群划分指标，结合聚类算法对风电机组进行动态分群；文献［4］以风速、有功功率、风机状态的实时测量数据作为输入量，建立支持向量机核函数进行机群划分。

大规模风电场的静态及动态等值方法

大规模风电场的静态及动态等值方法引言：工程实际中,风电并网对电网的影响经常是“场”，即若干台“机”集聚后对电网的综合效应。

因此,建立能够精确反映风电场运行特性的模型是进行所有其它相关问题研究的基础。

通常,大规模风电基地包含几千台风电机组,针对每台机组对风电场进行详细建模的任务相当繁琐，同时会导致潮流难于收敛，并且大大延长仿真时间，对系统分析软件计算规模提出更高要求。

同时复杂的风电场模型对运行调度部门进行日常方式安排和安全稳定措施控制研究也很不方便。

因此，对大规模风电场进行等值计算分析，对于工程实际很有意义。

风电场常用等值方法风电场常用等值方法有两种。

等值方法1如图1 所示。

图1 等值方法1图1把风电场等值成1台风电机和1台发电机，等值风电机组的容量等于所有风电机组容量的代数和，其输入为平均风速。

等值参数的计算公式如下：式中：MM为风电机组台数，下标eq表示等值后；S、P、C、H、K、D、Z G、Z T、v分别表示容量、有功功率、补偿电容、惯性时间常数、轴系刚度系数、轴系阻尼系数、发电机阻抗、机端变压器阻抗和风速。

等值方式2如图2所示。

图2 等值方法2等值方式2中，把风电场等值为1台发电机，保留所有风力机和风速模型，叠加风力机的机械转矩Tusm，并把其作为等值发电机的输入。

等值参数的计算公式如下：当风机间风速差异较大时，风速波动下采用等值方式1会出现有功功率和无功功率误差，而等值方式2仅会出现无功功率误差；故障条件下等值方式1、2都会出现有功功率和无功功率误差，其误差大小与故障持续时间、故障前风电机组的风速有关，此时等值方式2的等值精度优于等值方式1。

故障条件下，常用等值方法与分类方法相结合，这样可以显著提高风电场动态等值模型的精度。

风电场机组稳态等值：为了对含有风电场的电力系统进行传统的潮流分析,需要考虑不同类型风电场在潮流程序中的节点类型，理想的情况是将风电机组的稳态等值电路添加在潮流程序中,得到相应的滑差、有功和无功,从而求得修正方程式中的有功、无功不平衡量,进而修改雅克比矩阵,进行后续迭代计算。

对风力发电场稳态时不同等值模型的研究

Ｓｉ乃ｉ分别为第ｉＮ、一台异步发电机的额定容量和惯性时间常数；Ｍ等值发电机的容量，～是各台异步发
文献【３２】￣对风机各个环节及其风电场建立动
态模 Байду номын сангаас进行研究。献【对大型风电厂的动态等文４】
值模型和稳态等值模型进行比较，但没有具体
风能作为一种干净的可再生能源，些年来近
的稳态等值模型实例。本文将对风电场进行稳态等值模型的研究并结合具体例子进行相关分
理论与设计
对风力发电场稳态时不同等值模型的研究
岳菁鹏・张新伟张新燕常喜强
ｌ疆大学（３０７）新８０４
２新疆电力公司调度中心（３０７８０４）
ＳｕｙｏｉｅｅｔＥｑｉａｅｅｏｅｆｈｔａｙｓａｅＷｉｄＦｒｔｄｎＤｆｒｎｕｖｌｎｅＭｄｌｅＳｅｄ —ｔｔｎａｍｏｔ
析。
得到世界各国的广泛应用，力发电技术凭借风
绿色环保、资源丰富、术日技趋成熟等优势也得
到了迅猛的发展。近年来，中国风电产业迅速成长，０８中国风电新增装机达到６５２０年，２万千瓦，同比增长８％，电累计达￣１１万千瓦，为９风２５成仅次于美国、法国和西班牙的风电装机超千万千瓦的风电大国【。ｌ１
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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。

风电场动态等值建模方法研究的开题报告

风电场动态等值建模方法研究的开题报告一、研究背景及意义随着清洁能源的不断发展，风力发电已经成为最重要的清洁能源之一。

然而，风能的不稳定性使得风电场的动态响应问题备受关注。

特别是在大规模的风电场中，风速的空间分布和时间变化会导致风场中的风机运行状态也发生变化，从而对风机的寿命、发电量等产生影响。

因此，精确地预测风电场中的动态响应，对保障风电场的运行安全和提高发电效率是至关重要的。

在风电场中，风机之间存在相互影响，影响关系是动态变化的，因此需要对风电场进行动态等值建模。

传统的风机等值建模方法采用静态等值法，即利用平均风速和其他参数来描述风机的数学等效模型。

然而，这种方法忽略了风电场中的随机性和动态响应性质，难以准确地反映风电场中的实际情况。

因此，开展风电场动态等值建模方法的研究，对于风电场的运行管理、优化控制、故障诊断等方面都具有重要的意义。

二、研究内容及方法本研究的主要内容如下：1. 风电场动态响应特性研究：对风电场的动态响应特性进行分析和研究，建立其相关模型。

2. 动态等值建模方法研究：对目前常用的静态等值方法进行评估和比较，提出针对性的动态等值建模方法。

3. 实验验证：通过实验数据验证动态等值建模方法的准确性。

本研究将采用数学建模和仿真方法，通过对现有数据的分析和实验的实际测试，建立风电场动态等值建模方法，并验证其可行性和有效性。

三、预期成果及应用价值1. 提出适用于风电场动态响应特性的动态等值建模方法；2. 探究风电场动态响应特性的影响因素和特点，为优化风电场的运行管理提供有力支撑；3. 为风力发电的长期发展提供重要技术支撑，加速我国清洁能源的发展。

风电场的等值分析与建模仿真研究

本科毕业设计（论文）题目：风电场的等值分析与建模仿真研究风电场的等值分析与建模仿真研究摘要目前风力发电的研究已经成为一个重要的课题。

在考虑风电场的并网特性和对电力系统的影响时，如果对风电场内每台双馈风力发电机进行详细建模，计算机的工作量大并且效率低。

将风电场内具有相似工作特性的风电机组等值成一台风力发电机，将会大大减少仿真计算量、提高效率。

本文分析了双馈式风力发电机的基本工作原理和具体的数学模型，在此基础上以PSCAD/EMTDC软件为仿真平台，搭建了双馈风力发电机的动态数学模型。

以风速为分群指标采用改进的容量加权法对风机、双馈式发电机和控制系统分别进行等值建模，然后搭建了不同风电机组的详细模型和等值模型，仿真结果表明等值模型在稳定运行、风速波动和外部短路故障下的运行特性与风电机组的详细模型基本吻合,说明了其等值方法的正确性。

关键词：双馈式感应发电机；等值；容量加权法；PSCADThe equivalent analysis of wind farm and studies ofsimulation modelingAbstractNowdays the wind power generation has gradually become an important topic of research. If the model of each doubly-fed wind power generator in the wind farm was set up in detail, the computer will workload and have low efficiency. If make wind power generators which have similar features in the wind farm into an equivalent wind power generator, that will greatly reduce the simulation calculation and improve efficiency.This paper analyzes the basic principle and specific mathematical model of doubly-fed wind power generator, Set up a dynamic mathematical model of doubly-fed wind power generator based on the PSCAD/EMTDC software for the simulation platform. The modified capacity of the weighted method is adopted for wind turbine、doubly-fed generator、the control system’s modeling equivalent. Then set up the detailed model and equivalent model of wind turbines. The simulation results suggested that the equivalent model’s operation characteristics under stable operation or wind speed fluctuation or the external short circuit fault consistent with the detailed model of wind turbines, illustrating the validity of the equivalent value method.Keywords：Double-fed Induction Generator; Equivalence; Weighted method; PSCAD目录第1章引言 (1)1.1 选题背景和研究意义 (1)1.2 双馈式风力发电机等值建模的研究现状 (2)1.3 本文的研究内容 (3)第2章变速恒频双馈风力发电系统的数学模型 (4)2.1 双馈风力发电机的原理 (4)2.2 风机数学模型 (5)2.2.1 风能利用系数 (5)2.2.2 风机捕获功率 (6)2.2.3 风机驱动系统模型 (7)2.3 双馈风力发电机的动态数学模型 (7)2.3.1 感应发电机的传递公式 (7)2.3.2 双馈发电机的动态数学模型 (8)2.3.3 双馈发电机有功无功的解耦控制 (8)2.3.4 网侧控制系统的数学模型 (9)2.3.5 转子侧控制系统的数学模型 (9)2.4 本章小结 (10)第3章双馈风力发电机的等值研究 (11)3.1 双馈式风力发电机模型内部的等值参数计算 (11)3.1.1 视在功率和转矩的等值 (11)3.1.2 变换器直流环节的等值 (11)3.1.3 阻抗的等值 (12)3.1.4 比例系数和积分时间常数的等值 (13)3.1.5 转动惯量、扭转系数和阻尼系数的等值 (13)3.2 双馈式风力发电机的风速等值 (13)3.3 集电线路的阻抗的静态等值 (14)3.4 本章小结 (16)第4章风电场等值的仿真分析 (17)4.1 详细模型的搭建 (17)4.2 等值模型的搭建 (17)4.3 四种情况的风机等值及结果分析 (18)4.3.1 十台同风速同型号的风机等值结果 (18)4.3.2 十台不同风速同型号的风机等值结果 (21)4.3.3 六台同风速不同型号的风机等值结果 (23)4.3.4六台不同风速不同型号的风机等值结果 (26)4.4 对于不同功率的双馈式风力发电机不同风速下风能利用系数的测量 (28)4.5 本章小结 (29)第5章总结和展望 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (34)附录A风机参数 (34)附录B发电机参数 (34)第1章引言1.1 选题背景和研究意义改革创新以来，工业技术不断发展，能源枯竭问题日益恶化，利用风能这种无污染的新能源进行发电被广泛地应用到电力系统上，其中以双馈式风力发电机和直驱式风力发电机为代表。

基于rtds风电场等值建模若干问题的解决方案

基于rtds风电场等值建模若干问题的解决方案一、引言在风电场的建设和运营过程中，风电场等值建模是一个重要的任务。

通过对风电场进行等值建模，可以有效地评估风电场的性能、优化运行策略以及进行可靠性分析。

然而，在实际应用中，存在一些问题需要解决，本文将针对这些问题提出相应的解决方案。

二、问题一：风电场等值建模方法选择在进行风电场等值建模时，需要选择合适的建模方法。

常见的方法有功率曲线法、容量曲线法和状态空间法等。

不同的方法适用于不同的情况，因此需要根据实际情况选择合适的方法。

1. 功率曲线法：该方法是基于风机功率曲线进行建模，可以较为准确地描述风机输出功率与风速之间的关系。

适用于单个或少数几个风机的情况。

2. 容量曲线法：该方法是基于容量曲线进行建模，可以描述整个风电场在不同风速下的输出容量。

适用于大规模风电场的情况。

3. 状态空间法：该方法是基于状态空间方程进行建模，可以考虑到各种不确定性因素对风电场的影响。

适用于需要进行可靠性分析的情况。

针对不同的情况，可以选择不同的方法进行建模，或者结合多种方法进行综合建模。

三、问题二：风电场等值建模参数确定在进行风电场等值建模时，需要确定一些参数，如转子时间常数、转矩时间常数和机械时间常数等。

这些参数对于建模结果的准确性和可靠性具有重要影响。

1. 转子时间常数：该参数反映了风机输出功率与风速之间的响应速度。

可以通过实测数据或者仿真模拟来确定。

2. 转矩时间常数：该参数反映了风机输出功率与转矩之间的响应速度。

可以通过实测数据或者仿真模拟来确定。

3. 机械时间常数：该参数反映了风机机械部件的响应速度。

可以通过实测数据或者仿真模拟来确定。

确定这些参数时，需要考虑到风电场自身特点以及实际运行情况，并结合经验和专业知识进行综合分析。

四、问题三：风电场等值建模验证方法在完成风电场等值建模后，需要对建模结果进行验证，以确保建模的准确性和可靠性。

常见的验证方法有实测数据对比法、敏感性分析法和误差分析法等。

含DFIG的风电场仿真等值模型研究与稳定性分析

含DFIG的风电场仿真等值模型研究与稳定性分析刘文;康积涛;王德林;傅晓锋【摘要】根据风轮机原理提出了等值风速的概念,以及一种建立风电场等值机模型的方法.就风电场三种不同分布形式,分别提出了等值机模型建立的方法.针对所建立模型在PSCAD/EMTDC上进行仿真分析,验证所建模型的正确性,同时根据动态特性说明所建模型的适应性.%According to the principle of wind turbine,the concept of equivalent wind speed is put forward.The method of establishing the equivalent model of wind farm is put forward for the three kinds of different distribution forms of it.Simulation analysis is carried out in the PSCAD/EMTDC to verify the correctness of the proposed model,and the adaptability of the model is verified by the dynamic characteristics.【期刊名称】《电测与仪表》【年(卷),期】2017(054)005【总页数】6页(P34-39)【关键词】双馈风机;风电场等值;适用性分析【作者】刘文;康积涛;王德林;傅晓锋【作者单位】西南交通大学电气工程学院,成都610031;西南交通大学电气工程学院,成都610031;西南交通大学电气工程学院,成都610031;西南交通大学电气工程学院,成都610031【正文语种】中文【中图分类】TM6140 引言对含双馈风机的风电场分析大多是将一定数量的同型机等效为一台等值机［1-2］，这种等值方法往往忽略了输电线电抗影响，以及不同区域风速变化的影响，所得到的结果往往是理想值，与实际的情况有所偏差。

基于实时数据的直驱风电场等值建模方法和装置

基于实时数据的直驱风电场等值建模方法和装置随着风能的高效利用，直驱风力发电设备的需求不断增加。

直驱风电场等值建模是一种基于实时数据的建模方法，旨在提高风力发电设备的性能和效率。

本文将介绍基于实时数据的直驱风电场等值建模方法和装置，并探讨其应用前景。

首先，基于实时数据的直驱风电场等值建模方法是通过采集和分析风力发电设备运行过程中的实时数据，构建其等值模型。

这种方法的优势在于可以动态调整风力发电设备的参数和控制策略，从而提高系统的性能和效率。

同时，该方法还可以帮助预测设备的运行状态和故障，及时进行维修和保养，减少停机时间和维护成本。

基于实时数据的直驱风电场等值建模方法的关键步骤包括数据采集、数据处理和建模分析。

首先，需要安装传感器和数据采集设备，实时采集风力发电设备的运行数据，如风速、温度、转速等。

然后，对采集到的数据进行预处理和清洗，排除异常值和噪音干扰，保证数据的准确性和可靠性。

最后，根据清洗后的数据，使用建模算法对风力发电设备进行等值建模，得到其性能和运行状态的估计。

实现基于实时数据的直驱风电场等值建模的关键装置包括数据采集系统、数据处理系统和建模分析系统。

数据采集系统负责采集风力发电设备的实时数据，包括传感器和数据采集设备。

数据处理系统负责对采集到的数据进行预处理和清洗，保证数据的准确性和可靠性。

建模分析系统负责使用建模算法对风力发电设备进行等值建模，并提供性能和状态的估计结果。

基于实时数据的直驱风电场等值建模方法和装置的应用前景非常广阔。

首先，该方法可以提高风力发电设备的性能和效率，降低发电成本，从而促进风能的高效利用。

其次，该方法还可以帮助预测设备的运行状态和故障，及时进行维修和保养，减少停机时间和维护成本。

最后，该方法还可以为风力发电场的运营管理提供参考和决策依据，优化发电场的运行策略，提高整体效益。

综上所述，基于实时数据的直驱风电场等值建模方法和装置是一种有效的风力发电设备建模和分析方法，具有广泛的应用前景。

风电场等值模型的研究

风电场等值模型的研究摘要：论文基于双馈风力发电机组自身运行特性，建立了风电场等值模型，以单台等值机组等效整个风电场，简化了仿真模型中风电场的规模，并与全模型进行了仿真对比。

关键词：双馈异步发电机组；控制策略；等值模型1．引言随着风电技术的发展，风机单机容量日益扩大，风电场装机容量也在增加，风电逐渐成为电网电源中的重要组成部分。

由于风的波动性以及受电网结构、控制方式的影响，风电场的输出功率存在周期性的波动。

在风电接入系统的研究中，一般不需要把关注点放在风电场内部机组之间复杂的联系上，往往将风电场的整体特性简化处理，利用等值的降解模型进行风电场并网运行的分析和计算。

因此研究简化的风电场等值模型对于评估风电接入对电网影响有着重要的实际意义。

2．双馈机组风电场的等值问题风电场等效主要包括：风能分布模型、等值机群的划分和发电机组等值模型。

其中，风能分布模型和机群的划分表现了风电场在外部风速扰动情况下风电场内各单台机组对外扰的响应情况，并以此为依据确定可以表征整个风电场的功率变化特性等值风速，输入到等值机组；而精确的发电机组和风电场内部等值模型可以更好的模拟含风电场电力系统内部故障情况下，风电场的动态特性。

本文主要侧重含双馈机组风电场内部机组和电网的等值方法研究。

对于双馈机组风电场，其功率输出特性综合了风电场中各台机组不同注入风速下的运行工况，包含了各机组的有功、无功输出和有功损耗等状态信息。

因此利用风电场最大风能追踪特性、无功输出以及线路电压降来求取风电场动态模型的等效量，能够提高等值模型的精度。

在机群注入风速不同的情况下，本文建立了风电场等值模型，最后在 PSCAD软件平台中对等值机组的运行特性和控制性能进行仿真验证。

3．建立风电场等值数学模型3.1 双馈风力发电机组的功率函数提高风电场等值模型在各类运行工况下的仿真精度需要先从风电场功率输出特性入手。

双馈风力发电机组所发功率与发电机转速及控制系统的控制方式密切相关，因此用发电机转子转速代替风速导出功率函数：4．风电场等值模型与原始模型在动态与静态的仿真为了验证等值方法的有效性，本文以一个简单双馈机组风机群为例，进行仿真分析。

基于聚类分析的双馈机组风电场动态等值模型的研究

ｎａｍｉｃｂｅｈａｖｉｏｒｓａｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ．Ｓａｍｅｇｒｏｕｐｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｓａｒｅａｇｇｒｅｇａｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｍｕｈｉ — ｍａｃｈｉｎｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ
ＸＵＹｕ－ｑｉｎ，ＷＡＮＧＮａ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｉｒｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂａｏｄｉｎｇ０７１００３，Ｃｈｉｎａ）
ｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｕｓｅｓｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｖｏｌｔａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｓｔｈｅｇｒｏｕｐｉｎｇｒｕｌｅｏｆｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｓ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｍｐａｃｔｉｎｇｅｘｔｅｎｔｏｆｔｈｅｗｉｎｄａｒｆｍｗｉｔｈＤＦＩＧｄｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆａｕｌｔｓ，ｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｓｗｉｔｈｓｉｍｉｌａｒｄｙ－
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｌａｒｇｅ — ｓｃａｌｅｗｉｎｄｆａｒｍｓｗｉｔｈｄｏｕｂｌｙｆｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＤＦＩＧ），ａｎｅｗｄｙｎａｍｉｃｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｍｏｄｅｌ・

对风电场运行状况的数学模型分析

对风电场运行状况的数学模型分析【摘要】本文旨在对风电场运行状况的数学模型进行分析。

在介绍了研究背景、研究意义和研究目的。

在分别介绍了风电场运行状况分析模型、影响因素分析、数学模型建立、参数优化方法和应用案例分析。

结论部分总结了分析结果，展望了未来研究方向和研究成果的意义。

通过对风电场运行状况的数学模型进行建立和优化，可以更好地提高风电场的利用率和运行效率，为风电行业的发展和可持续发展提供理论支持和指导。

本文的研究对于深入了解风电场运行状况和优化运行具有重要意义，为未来风电领域的研究和应用提供了有益参考。

【关键词】风电场、运行状况、数学模型、分析、因素、建立、参数优化、应用案例、总结、展望、研究方向、研究成果、意义1. 引言1.1 研究背景风力发电是一种清洁能源，在全球范围内得到了广泛的应用和发展。

随着风力发电技术的不断成熟和发展，风力发电场的规模也不断扩大，成为了现代社会不可或缺的重要能源之一。

随着风力发电场规模的扩大和接入电网的增多，风力发电场运行状况的稳定性和可靠性成为了亟待解决的问题。

为了更好地理解和改善风电场的运行状况，需要建立科学的数学模型来分析和优化风电场的运行情况。

对风电场运行状况的数学模型进行分析和研究具有重要的理论和实际意义。

通过建立有效的数学模型，可以更好地预测和控制风电场的运行状况，提高其发电效率和经济性。

对风电场运行状况的数学模型进行研究还可以为未来的风力发电技术和政策制定提供参考和指导。

1.2 研究意义研究风电场运行状况的数学模型具有重要的意义。

风电场是目前重要的可再生能源发电方式之一，其运行状况直接影响到能源生产效率和稳定性。

通过建立有效的数学模型分析风电场的运行状况，可以帮助提高风电场的运行效率，减少能源生产成本，提高能源利用率。

随着社会对可持续发展的追求和对清洁能源的需求不断增加，风电场的发展前景十分广阔。

研究风电场运行状况的数学模型不仅有利于优化现有风电场的运行，还可以为未来风电场建设提供重要参考依据。

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风电场等值模型的研究
发表时间：2017-11-21T15:58:25.447Z 来源：《电力设备》2017年第19期作者：刘文卿
[导读] 摘要：论文基于双馈风力发电机组自身运行特性，建立了风电场等值模型，以单台等值机组等效整个风电场，简化了仿真模型中风电场的规模，并与全模型进行了仿真对比。

（上海勘测设计研究院有限公司上海 200434）
摘要：论文基于双馈风力发电机组自身运行特性，建立了风电场等值模型，以单台等值机组等效整个风电场，简化了仿真模型中风电场的规模，并与全模型进行了仿真对比。

关键词：双馈异步发电机组；控制策略；等值模型
1．引言
随着风电技术的发展，风机单机容量日益扩大，风电场装机容量也在增加，风电逐渐成为电网电源中的重要组成部分。

由于风的波动性以及受电网结构、控制方式的影响，风电场的输出功率存在周期性的波动。

因此研究简化的风电场等值模型对于评估风电接入对电网影响有着重要的实际意义。

2．双馈机组风电场的等值问题
风电场等效主要包括：风能分布模型、等值机群的划分和发电机组等值模型。

本文主要侧重含双馈机组风电场内部机组和电网的等值方法研究。

对于双馈机组风电场，其功率输出特性综合了风电场中各台机组不同注入风速下的运行工况，包含了各机组的有功、无功输出和有功损耗等状态信息。

因此利用风电场最大风能追踪特性、无功输出以及线路电压降来求取风电场动态模型的等效量，能够提高等值模型的精度。

在机群注入风速不同的情况下，本文建立了风电场等值模型，最后在 PSCAD软件平台中对等值机组的运行特性和控制性能进行仿真验证。

3．建立风电场等值数学模型
3.1 双馈风力发电机组的功率函数
提高风电场等值模型在各类运行工况下的仿真精度需要先从风电场功率输出特性入手。

双馈风力发电机组所发功率与发电机转速及控制系统的控制方式密切相关，因此用发电机转子转速代替风速导出功率函数：
4．风电场等值模型与原始模型在动态与静态的仿真为了验证等值方法的有效性，本文以一个简单双馈机组风机群为例，进行仿真分析。

算例中包含2台1MW双馈机组、1台750KW 双馈机组和1台1MW双馈机组。

假设每台风力发电机组注入风速不存在明显差异，不考虑机群各台风电机组地理位置对风速的影响，认为各台风电机组吸收的风能只与机型有关。

在PSCAD软件中，对等值前后机群有功出力、无功出力进行比较。

针对风速变化的动态过程进行仿真，验证等效转速和等效无功输出的准确性；针对出口处三相短路的动态过程进行仿真，验证等效发电机和电网参数的等值效果。

4.1 静态模型的仿真
在PSCAD软件中，搭建4机组模型如下图1所示：
等值模型如下图2所示：
由上图可以看出，在风速变化和线路发生三相短路扰动时，风电场输出端口的有功出力、无功变化在等值前后基本吻合，只是在扰动发生前后有较为明显的局部误差，各种动态过程都具有较好的精度。

等效风电机组参数对系统扰动具有良好的适应性。

5．结论
本文提出了双馈机组风电场的等值方法。

该方法利用风电场最大风能追踪特性、无功输出对风电场动态模型的等效量进行求取，在各机组输入风速不同的情况下，以单台等值机组等效整个风电场的机组。

仿真算例表明，等值前后风电场出口处功率动态特性基本吻合，只是扰动局部动态特性存在微小的误差，风电场动态等值模型对各类动态过程仿真具有较好的适用性，这为大规模含变速恒频双馈型机组风电场的等值提供方法参考。

参考文献：
[1]刘文,康积涛,王德林,傅晓锋. 含DFIG的风电场仿真等值模型研究与稳定性分析[J]. 电测与仪表,2017,(05):34-39.
[2]杜晓岩,尹华杰,叶超,杨苹. 基于改进模糊C均值聚类和MPSO的风电场等值研究[J]. 广东电力,2016,(08):38-44.。