[发明专利]一种风电机组有功功率在线等值模型

说明书

技术领域

本发明涉及电气自动化技术领域，更具体的说，涉及风电机组有功功率在线等值模型。

背景技术

风电机组建模的目的是能够较为准确地重现机组的特性，为研究风电注入与电力系统的相互作用提供有力的理论依据和技术支撑。

风电机组建模主要分为物理模型和数学模型。物理模型是根据相似性原理，构建原系统的等价模型，通过实验来反应原物理系统的动态特性；数学模型是对原物理模型进行进一步抽象，得到描述原物理模型的一组状态方程，然后通过数字计算机仿真，来模拟原系统的动态特性。构建等价物理模型需要耗费大量的资源且价格昂贵，如果在对物理系统不够了解的情况下，很容易造成系统的损坏，不适合反复实验；随着计算机技术的飞速发展，计算机运算能力大大提高，采用构建数学模型进行数字仿真的优势越来越明显，其主要优势是投入成本低，能够反复实验，模拟实际物理特性的精度主要取决于数学模型的详细程度，灵活性大大提高。因此，对风电机组的建模采用构建数学模型，并在计算机上进行数字仿真。目前大多数机组模型如图1(双馈机组)所示。但风力发电系统的复杂程度高，而电力系统在对风电机组以及风电场做分析的时候要求其计算的快速性，因此必须根据实际应用对模型进行相应的简化。此外，现有的模型大多不考虑机组部件在长期运行过程中的损耗及状态变化，这样会导致模型无法真实反映实际机组的运行状况。

发明内容

本发明针对上述的现有技术中的不足，提供一种风电机组有功功率在线等值模型。该模型将风电机组有功功率转换过程及其控制单独建模，并针对实际机组在运行过程中发生的风轮磨损对模型进行在线参数修正。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种风电机组有功功率在线等值模型，包括风力机模型，轴系模型，最大功率跟踪控制模型及自适应在线参数修正模块，其中，风力机模型利用系数曲线建模，轴系模型采用单质量块模型，最大功率跟踪控制模型采用该阶段功率与转速三次方曲线建模，自适应在线参数修正模块利用在线数据修正模型误差。

风力机采用风能利用系数曲线建模，能充分反映机组输入特性；单质量块轴系模型忽略了轴系扭转等动态问题，因为这部分内容并非本模型需要着重考虑的，因此，该等值模型能节省计算资源，提高计算速度；模型自适应在线参数修正模块能利用在线数据修正模型误差。

考虑了机组在运行过程中叶轮及轴系的磨损，从而导致风轮的气动特性变化，在线对模型的参数进行修正，其中，自适应在线参数修正模块通过得到实际机组的有功功率，从而得到实际风力机在该点的Cp值，通过不断获得的在线数据，利用最小二乘法获得修正模型中风力机的Cp曲线，从而使模型的参数跟随实际机组变化。

本发明忽略了机组发电机的复杂结构，保留了机组完整的气动特性，在能够满足电力系统有功功率调度要求的前提下对模型进行了简化。同时，考虑到实际机组在长期的运行过程中叶轮可能发生磨损，导致风力机的气动特性变化，而现有的机组模型并不具备在线修正能力，所提出的模型可在线对模型中的参数进行修正，使模型始终能够精确反应实际机组的特性。

本发明与现有的风电机组模型的区别是，本发明单独建立了机组有功功率模型，并且考虑了机组部分参数在实际运行过程中的变化情况，对模型参数进行在线修正，实现模型在线跟随实际机组的工作状况，提高电力系统有功功率调度的精准度及计算速度。

附图说明

图1是现有技术的风电机组的模型；

图2是本发明所提供的风电机组自适应在线动态等值模型；

图3是Cp曲线在线修正流程图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

图1所示为双馈风力发电机组的详细模型，包括风力机模型、多质量块轴系模型、发电机模型、变流器模型等。这种详细模型能反映风力机多种工况下的行为，大多使用在面向双馈机组模型的研究中。但这种模型较为复杂，在实际在线应用过程中很难快速得到仿真结果，也无法反映机组在使用过程中状态的变化。