[发明专利]基于离线计算和在线匹配的双馈风电场概率等值建模方法

说明书

技术领域

本发明属于电网技术领域，涉及风电场动态等值技术方法，特别是一种基于离线计算和在线匹配的双馈风电场概率等值建模方法。

背景技术

随着风力发电技术的快速发展，双馈感应风力发电机(Doubly-fed Induction Generator，DFIG)由于其较好的技术及经济性能，得到了广泛应用。DFIG的动力学模型复杂，而且由于其单机容量相对较小，大型风电基地的装机总量往往高达上千台。其并网风电场会对系统功角及电压稳定性造成重要影响，因此需要进行详细分析。为降低系统阶数，提高分析计算速度，需要对双馈风电场进行动态等值处理，然后应用等值模型对系统进行稳定分析。风电场在实际运行时，风速具有随机性，风电场的运行场景不断迁移，其静态运行点不断变化，因此风电场等值模型也具有随机性。以10机风电场为例，若每台机风速可能取值为10个，则风电场的可能场景数将达到100亿(10¹⁰)。现有技术的双馈风电场建模方法具有以下缺陷：1、等值计算是基于某一静态运行点进行的，无法实现动态等值处理。如：中国专利CN201210087133.8公开的基于机械及电气动态特性的变速双馈风电场分群等值方法，即是针对特定风速下的风电场等值建模进行的。2、对于多场景问题的分析，常用的方法：1)蒙特卡洛方法：通过随机抽样产生大量样本，再逐个进行分析计算，并对计算结果进行统计分析。计算量太大，对于大型风电场而言，难以实施。2)结合半不变量与Gram-Charlier级数展开式求取联合概率分布密度函数的方法，其分析精度较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种基于离线计算和在线匹配的双馈风电场概率等值建模方法，该方法能够实现多场景动态等值处理，计算量减少，精度较高，模型适应性强，而且便于实施。

本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：一种基于离线计算和在线匹配的双馈风电场概率等值建模方法，首先获取待等值DFIG风电场电气参数及风速历史数据，其特征在于所述方法还包括以下步骤：

(1)通过离线计算、确定双馈风电场分群准则；

(2)对风电场风速历史数据进行等值计算，生成等值模型初始样本集；

(3)提取各类等值机的代表性参数取值，组合生成风电场各种代表性场景；

(4)根据风电场实测功率，匹配出与当前场景最为吻合的若干代表性场景；

(5)应用双馈风电场概率等值模型，根据需要对系统进行分析计算。

所述的步骤(1)通过离线计算、确定双馈风电场分群准则，其过程是：

根据DFIG的注入风速及到公共接入点(the Point of Common Coupling,PCC)的阻抗大小将风电场中DFIG分为3群，分群方案根据DFIG的风速及到PCC点的阻抗所对应的点在参数平面上的位置决定，当该点位于不同区域时，DFIG分别呈现出三种不同的动态特性；对给定风电场，可通过离线数值计算具体确定参数平面各区之间的分界线。

所述的步骤(2)对风电场风速历史数据进行等值计算，生成等值模型初始样本集，其过程是：

设风电场共有n_S组风速历史数据，即n_S个场景，对每个场景逐一进行分群等值计算；将DFIG分为3群进行聚合；以第i(i＝1,2,3)群为例，若DFIG机组型号相同，则等值机与单台DFIG参数的标幺值(以发电机自身容量为基准容量)相等，等值机容量S_{equ_i}等于单机容量总和；等值DFIG的输出机械功率等于群内各机输出机械功率的总和，再由等值机的功率-转速特性可求出等值机风速υ_{equ_i}；等值DFIG的变流器环节直流电容值为群内单台DFIG电容的总和；