[发明专利]基于相关分析求取风电场稳态等效风速与发电功率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域。

背景技术

现有风电场等效风速的求取主要采用以下方法：Akhmatov V和Knudsen H(《An aggregatemodel of grid connected large-scale offshore wind farm for power stabilityinvestigations-importance of windmill mechanical system》，Electrical Power andEnergy System，2002，24(9)：709-717.)或郎斌斌(《联网风力发电系统建模及仿真分析》。东北电力大学，2008.)提出将整个风电场所有机组感受到风速的平均值作为等效风速。这种方法的提出，为风电场等效风速的求取提供了一种手段，对风电机组数量不多的风电场，这种方法效果还可以，但是实际风电场占地面积巨大(如赤峰市巴林左旗风电场装机容量450MW，占地100km²)，如果忽略风电机组所处地形地貌的差异所带来的影响，误差将会比较大。

现有风电场发电功率的求取主要采用以下方法：(1)Akhmatov V和Knudsen H(《Anaggregate model of grid connected large-scale offshore wind farm for power stabilityinvestigations-importance of windmill mechanical system》。Electrical Power andEnergy System，2002，24(9)：709-717.)提出采用按额定容量求和的办法近似模拟整个风电场，目前工程应用上大都采用此办法。该方法忽略了风电机组群内部输出功率的差异，对大规模风电场等值结果误差较大；(2)Rui M.G.Castro和J.M.Ferreira de Jesus(《A windpark reduced-order model using singular perturbations theory》。IEEE transactionson Energy Conversion，1996，11(4)：735-741)提出将风电场模型在近似的情况下做降阶处理，即采用降阶的方法求取风电场发电功率。此方法有两个假设前提：风电场呈矩形布置；矩形布置的风电场内每行或每列机组的运行条件相同。在这两个前提条件下，作者用一台风力机模型表示风电场，并将每行或每列的所有发电机等值为一台机。由于实际风电场不可能完全呈矩形，同时由于尾流效应等影响每行或每列风机运行条件(感受到的风速)不可能完全一致，因此，降阶变尺度的方法忽略了现实的约束条件使得结果有较大的误差。

国家标准化委员会颁布的GB/Z19963-2005《风电场接入电力系统技术规定》明确规定，风电场应及时提供风电机组、风电场汇集系统的模型和参数。但是，从以上的分析可以看出，现有国内外关于风电场等值的技术，都没有考虑风电场内风电机组的联系(相关性)，常常以单台风电机组的运行特性代替整个风电场。而实际风电场由于占地面积大，每个位置风电机组的风况、风电机组的类型都是不完全相同的，风况和风机类型的差异引起单台风电机组输出功率的不同。因此，现有方法仍不可避免的存在一定误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于相关分析求取风电场稳态等效风速与发电功率的方法，解决了已有技术中长期存在的测量误差大的问题，能够较准确求取风电场等效风速与发电功率，具有精度高、方法简单、操作方便等特点。应用范围广，本发明不仅能够用于风电场等值建模，还有助于提高风电功率预测的精度，可用于风电场等效建模、风电场最大穿透功率的确定、风电场发电功率预测技术与系统、风电场可靠性和经济性应用，同时能够正确评价、分析风电接入电网对电力系统的影响等，对风电场接入系统的规划与设计、包含风电的电网安全稳定分析与计算、保护与安全自动装置配置与整定等都具有重要的科学意义和应用价值与前景。

本发明的基本技术方案是：一种基于相关分析求取风电场稳态等效风速与发电功率的方法，其特征在于具有以下步骤：

1.风电场运行数据的预处理

由于传感器和SCADA(数据采集系统)存在误差等原因，从风电场直接采集到的“生数据”不可避免会受到干扰，为此，首先应对“生数据”进行预处理，以消除噪声干扰；本发明采用的是数学形态学的滤波方法，因为其具有简单方便、物理意义明确、高效等优点；