[发明专利]风速波动下定速风电机组风电场的变参数电容补偿等值建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够快速、准确反映并网点特性的风速波动下定速风电机组风电场动态等值建模方法，属风力发电技术领域。

背景技术

随着我国风力发电的快速发展以及“陆上三峡”的实施，大型风电场通常由几百台甚至上千台风电机组组成；为分析其接入电网的稳定性，若对每台风电机组详细建模，模型复杂，并且计算时间长，占用内存大；因此，风电场等值方法已成为研究热点；风电机组分为定速风电机组和变速机组两种类型；本发明主要给出风速波动下定速风电机组风电场的动态等值方法；《国家电网公司风电场接入电网技术规定(试行)》中规定，风电场应及时提供双馈风电机组、风电场汇集系统的模型和参数，作为发电技术领域中风电场接入系统规划设计与电力系统分析计算的基础；2009年11月国家电网公司颁布的风电并网运行控制技术中规定，仿真计算中对单个风电场可根据计算目的采用详细或等值模型，风电场等值模型能反映风电场动态特性；但是，实际应用中国内尚没有风电场能够向电网调度部门提供风电场集总模型；

目前常用的定速风电机组风电场动态等值建模方法为单机表征法，即把风电场等值成一台风力机和一台发电机；或保留所有风力机和风速模型，并以叠加的机械转矩作为等值发电机的输入；

在2010年6月出版的第34(6)期电网技术中第175至180页刊登的《风电场常用等值方法的适用性及其改进研究》指出：当风电场风速差异较大时，利用常用等值建模方法得到的风电场等值模型会存在一定的无功功率误差；

为此，Fernández L M于2006年出版的第31(8)期Renewable Energy中第1203至1230页刊登的《Dynamic models of wind farms with fixed speed wind turbines》，针对加装固定电容器的情况给出了一种变参数补偿的方法，但变参数电容的计算公式中含有等值前每台风电机组的电压，因此等值模型中变参数电容难以计算；

关于定速风电机组的等值建模研究一般只考虑机端按固定电容器补偿的情况(即机端无功补偿无控制的方式)，而缺少对机端按分组投切电容器补偿的定速风电机组风电场动态等值建模方法进行研究；

发明内容

本发明为了解决风速波动下传统等值方法建立的等值模型存在无功功率误差的缺点，以及现有变参数补偿的方法的等值模型中变参数电容难以计算的问题，而提出了一种风速波动下定速风电机组风电场的变参数电容补偿等值建模方法。

本发明的风速波动下定速风电机组风电场的变参数电容补偿等值建模方法，首先将等值前n个风力机气动模型输出量叠加获得等值定速风电机组的风力机气动转矩T_{m_eq}，并将该风力机气动转矩T_{m_eq}输入给两质量块轴系模型，所述两质量块轴系模型还输入来自等值感应电机输出的电磁转矩T_{e_eq}，所述的两质量块轴系模型输出的转子转速ω_{r_eq}给等值感应电机，同时，所述的两质量块轴系模型输出的n个风力机的转速ω_{m_eq}分别给n个风力机气动模型，所述的等值感应电机的机端与等值变压器之间接入变参数电容，等值变压器与风电场公共连接母线之间连接电缆的等值充电电容；

变参数电容的电容值C_eq的获取方法，获取过程如下：

首先，计算得到补偿等值前后定速风电机组吸收的无功差的变参数电容的电容值C_{eq_g}：

电机的电磁转矩为：