[发明专利]一种风电场风机变流器仿真模型的建立方法及仿真方法

说明书

本发明涉及一种风电场风机变流器仿真模型的建立方法及仿真方法，属于新能源并网发电技术领域。本发明提出的风电场风机变流器仿真模型的建立方法包括以下步骤：(1)将风电场的机侧变流器等效为第一交流受控电压源，风电场的网侧变流器等效为第二交流受控电压源；(2)根据机侧变流器的输出功率与网侧风机变流器的吸收功率保持平衡的功率传输特性，建立各交流受控电压源之间的功率传输模型；(3)分别计算第一交流受控电压源与第二交流受控电压源的电压控制量。本发明通过上述方法建立的风电场风机变流器仿真模型，进行仿真时计算简便，可适用于包含多个风电机组的风电场系统仿真，能够在保证精确性的前提下，提高系统仿真效率。

技术领域

本发明涉及一种风电场风机变流器仿真模型的建立方法及仿真方法，属于新能源并网发电技术领域。

背景技术

煤炭、石油、天然气等化石能源经过长期的无制约消耗已日益匮乏，能源枯竭与环境污染成为当今社会面临的难题，极大地阻碍了全面推进能源可持续的发展与环境友好型社会的建立。

风力发电技术由于风能的清洁、无污染及其相对成熟的工业技术和相对较低的发电成本，备受青睐。由于风力发电的随机性和间歇性的特点，风电场发电规模受风速的影响较大。目前大规模储能技术并不完善，异步风力发电机并网时需要从电网侧吸收无功功率，这导致风能不能像常规能源一样具有较为充足的可调性，会对电力系统产生不良的影响。由于间歇性能源的接入，电力系统的安全稳定问题越来越突出，因此，在建设风电场之前，需要进行可行性分析。为了对风电场的电力系统进行研究，需要建立准确的风电场仿真模型。

近年来风力发电产业发展迅速，风电场规模日益扩大，并网方式也不再局限于最初的直接接入交流电网的方式，而是可以通过传统高压直流输电接入，或者通过柔性直流输电接入。采用柔性直流输电技术直接接入的方案具备一定优势，但风力发电系统的接入，对柔性直流输电系统运行特性的影响尚不明确，而大规模的风力发电系统也极大的增加了对该问题进行仿真分析的难度。

现有文献讨论了风电场等值建模方法，将风电场聚合为一组大容量风电机组进行仿真分析，但该方法无法模拟风电场切机等特性，而且增加风电机组数又极大的降低了仿真效率，若按照实际变流器的设计方案，如图1所示的双馈风机变流器在配电网络中将存在大量的电力电子开关模型，电力电子开关模型状态频繁改变引起的大量的矩阵运算，因此对于大型的配电网络模型来说，其仿真分析所需要进行的运算量对现有的计算机运算速度来说，负担非常之大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风电场风机变流器仿真模型的建立方法及仿真方法，用于解决利用变流器的现有模型进行仿真分析运算量大的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种风电场风机变流器仿真模型的建立方法及仿真方法，一种风电场风机变流器仿真模型的建立方法，包括以下步骤：

(1)将风电场的机侧变流器等效为第一交流受控电压源，风电场的网侧变流器等效为第二交流受控电压源；

(2)根据机侧变流器的输出功率与网侧变流器的吸收功率保持平衡的功率传输特性，通过直流储能电容实现第一交流受控电压源与第二交流受控电压源之间的功率传输，建立第一交流受控电压源与第二交流受控电压源之间的功率传输模型；

(3)分别计算第一交流受控电压源与第二交流受控电压源的电压控制量为：