[发明专利]一种矢量风电场建模方法

说明书

一种矢量风电场详细建模方法。首先，采集风电场数据，建立M×1的风电机组矢量方程；利用Simulink矢量仿真方法，将M×1的风电机组矢量模型在Simulink中实现，利用单个风电机组模型构建出整个风电场中的各台风电机组，实现风电机组动态的并行仿真；利用单个模块集成风电场内集电线路的拓扑与阻抗信息，实现风电场内部任意拓扑集电线路的建模。在矢量风电场详细建模方法的基础上，增加矢量风电场的交流网络连接接口，实现矢量风电场与大电网的联合仿真。通过本发明的矢量风电场详细建模方法，能够实现风电场内部所有风电机组与集电线路的详细建模与并行仿真，能够反映风电场内各风电机组的详细动态并计及风电场内部各风电机组的交互作用。

技术领域

本发明属于电力系统风电技术领域，更具体地，涉及一种矢量风电场详细建模的方法。

背景技术

近年来，随着风电和光伏发电为代表的新能源规模化开发利用，大量新能源并入主网，新能源发电容量在电网中占比不断提高。全球风电装机容量不断增加，风电渗透率不断上升。截至2018年底，全球风电累计装机容量达591GW，其发电量约占全球发电量5.5％，其中丹麦和德国的风电的风电渗透率分别为42％和21％。我国风电累计装机容量为221GW，全球占比为37.4％，其中我国内蒙、新疆和甘肃风电渗透率分别为24％、22％和25％。随着风电累计装机容量的增加，预计我国风电渗透率在2035年将会达到15％左右。由此，带来了一系列振荡，惯量，调频，电压等问题。

与同步发电机不同，风力发电机组的单台容量小，同功率等级的风电场内部的发电机数量远多于火力发电厂。因此，大量文章在研究风电场动态时会将风电场聚合成单台风电机组。然而，与火电厂不同，风电场中，风电机组的分布较广阔，同一风电场内的风电机组受风速的分布与线路拓扑影响，会呈现不同的动态过程。若聚合成单台风电机组，则无法详细考虑风电机组之间的动态。同时，随着风电渗透率的提高，大量的分布式控制将会应用于风电机组，聚合成单台风电机组的风电场在研究分布式控制时存在先天缺陷。

但传统方法在对每一台风电机组进行详细建模可能会导致维数灾等问题，同时，按照其他常规仿真软件(如PSCAD、PSASP等)的建模规则，建立详细的风电场需要对风电机组的模型进行多次复制，由于风电机组过多(几十甚至几百个)，则采用复制操作变得不够现实。

因此，随着风力发电的规模不断扩大，搭建一个拓展性强、仿真效率高且便于进行时域动态分析、频域稳定分析与控制策略方面分析研究的大规模风电场的动态仿真模型是很有必要的，以便基于此对风电场的动态的理论分析和控制研究进行进一步完善与创新。

发明内容

针对现有风电场建模方式的改进需求，本发明提供了一种矢量风电场详细建模方法。

为实现上述目的，本发明具体采用以下技术方案。

一种矢量风电场建模方法，其特征在于，所述矢量风电场建模方法包括以下步骤：

步骤1：采集风电场内每一风电机组中的定转子互感L_mi、定子自感L_si、定子电阻R_si、转子自感L_ri、转子电阻R_ri，网侧变流器连接电抗电感L_gi和电阻R_gi，以及风电机组内PI控制器的控制参数等数据；其中，i表示第i个风电机组，i≤M；

步骤2：确定风电机组各环节模型的模型方程后，基于1×1系统的平均值模型，建立M×1的风电机组矢量方程；

步骤3：在Simulink中，基于步骤2得到的M×1的风电机组矢量程对M×1风电机组进行矢量仿真；

步骤4：利用单个集电线路模块集成风电场内集电线路的拓扑与阻抗信息，实现风电场内部任意拓扑集电线路的建模。

本发明进一步包括以下优选方案。