首页 理论教育确定风向下的风电场静态建模

确定风向下的风电场静态建模

2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】：本章采用等效损耗法对风电场内部馈线进行简化[3-5]，确定等效风电机组与风电场主变之间线路的阻抗。根据图5-1所示的风电场内风电机组排列布局方式，下面按图5-4所示两种情况研究风电场内部网络的化简[6]。、为每台风电机组注入集电线路的电流，R1、R2、…

1.风电机组的功率等效

风电场等效风电机组的视在功率Ses等于归为一组的k台风电机组视在功率Si之和；等效风电机组的有功功率Pes等于归为一组的k台风电机组向电网输送功率Pi之和；等效风电机组的无功功率Qes等于归为一组的k台风电机组向电网输送功率Qi之和，即

978-7-111-49105-7-Chapter05-3.jpg

2.风电机组内电动势和阻抗的等效

双馈变速风电机组中发电机采用第2章介绍的等效电路（参见图2-3）。k台风电机组并联的等效电路如图5-3所示，则等效风电机组的等效暂态电动势978-7-111-49105-7-Chapter05-4.jpg和电抗Res+jX′es为

978-7-111-49105-7-Chapter05-5.jpg

978-7-111-49105-7-Chapter05-6.jpg

式中，978-7-111-49105-7-Chapter05-7.jpg分别为第i台风电机组的暂态电动势和暂态电抗。

978-7-111-49105-7-Chapter05-8.jpg

图5-3 k台风电机组等效电路

若以式（5-1）所示的Ses和额定电压作为基准值，则等效风电机组参数标幺值与单台风电机组的相同。

3.风电机组变压器的等效

等效风电机组变压器的额定容量SNTe等于归为一组风电机组变压器额定容量之和

978-7-111-49105-7-Chapter05-9.jpg

式中，SNTi为归为一组双馈变速风电机组变压器的容量。

等效变压器的模型形式与单台变压器的相同，若以式（5-4）所示的SNTe和额定电压作为基准值，则等效风电机组变压器参数标幺值与单台风电机组变压器的相同。

4.风电机组变流器的等效

等效双馈变速风电机组变流器额定容量PNCe等于被等效所有风电机组变流器额定容量之和

978-7-111-49105-7-Chapter05-10.jpg

式中，PNCi为归为一组的双馈变速风电机组变流器的容量。

等效变流器的模型形式与单机的相同，若以等效双馈变速风电机组变流器额定容量PNCe为基准值，则等效变流器电气参数与单台风电机组变流器电气参数相同

978-7-111-49105-7-Chapter05-11.jpg

式中，Rre、Lre分别为等效风电机组转子侧变流器与转子内电动势之间的电阻和电感；Rge、Lge分别为等效风电机组电网侧变流器与系统连线的电阻和电感；Rr、Lr分别为双馈变速风电机组转子侧变流器与转子内电动势之间的等效电阻和电感；Rg、Lg分别为双馈变速风电机组电网侧变流器与系统连线的电阻和电感。

电网侧变流器与发电机定子之间的平波电抗器和变压器的等效容量等于归为一组的风电机组平波电抗器和变压器容量之和；模型与单台风电机组的平波电抗器和变压器的模型相同。

5.风电场内部网络化简

由第3章研究的风电机组分组看出，归为一组的风电机组有的连接于同一集电线路，有的不在同一条集电线路。连接于同一集电线路上的风电机组，有的相邻，有的不相邻。本章采用等效损耗法（有功损耗和无功损耗）对风电场内部馈线进行简化[3-5]，确定等效风电机组与风电场主变之间线路的阻抗。根据图5-1所示的风电场内风电机组排列布局方式，下面按图5-4所示两种情况研究风电场内部网络的化简[6]。

首先，研究图5-4a所示的风电场网络化简。图5-4a中，风电机组WT1、WT2、…、978-7-111-49105-7-Chapter05-12.jpg连接于集电线路i，I1、I2、…、978-7-111-49105-7-Chapter05-13.jpg为每台风电机组注入集电线路的电流，R1、R2、…、978-7-111-49105-7-Chapter05-14.jpg为集电线路上每段线路的电阻，nT、nl分别为风电机组台数和线路段数，则集电线路i的有功损耗Ploss_i为

978-7-111-49105-7-Chapter05-15.jpg

式中，Ploss_ij为集电线路i中第j段线路的有功损耗；978-7-111-49105-7-Chapter05-16.jpg，Pj为风电机组的输出功率，可根据前面求出的风力机输入风速查其功率曲线得到，Qj为风电机组的无功功率，Uj为风电机组机端电压，可通过风电场内部潮流计算得到。

集电线路i中第j段线路的有功损耗在集电线路i总有功损耗中所占的比例αj为

978-7-111-49105-7-Chapter05-17.jpg

则可得集电线路i上每段线路的αj，并组成矩阵A=[α1α2…αnl]T。

978-7-111-49105-7-Chapter05-18.jpg

图5-4 风电场的布局方式

由式（5-7）可知，每台风电机组在集电线路上引起的有功损耗不同，第1台风电机组引起的损耗较大，第nT台风电机组引起的损耗较小。每台风电机组注入集电线路的电流在每段线路电流中所占的比例可组成矩阵978-7-111-49105-7-Chapter05-19.jpg，即

978-7-111-49105-7-Chapter05-20.jpg

每台风电机组的电流在集电线路i上产生的有功损耗占集电线路i总有功损耗Ploss_i的比重为

978-7-111-49105-7-Chapter05-21.jpg

因此，根据风电机组的分组情况，首先计算每组风电机组的电流流经集电线路时产生的总有功损耗，然后根据等效损耗法就可求出等效风电机组与风电场主变压器之间的线路电阻。假设图5-4a中第1台和第nT台归为一组（如m组），则这组风电机组的等效电流流经集电线路时所产生的有功功率损耗Ploss_equm为

978-7-111-49105-7-Chapter05-22.jpg

等效电阻Requm为

978-7-111-49105-7-Chapter05-23.jpg

用同样的方法，可简化包含多条集电线路的风电场内部电网，只是根据风电场内风电机组的台数和线路的段数增加矩阵A和B阶数。风电场内集电线路的有功损耗等于所有集电线路有功损耗之和，如有K条集电线路，则整个风电场集电线路的有功损耗PlossF_total为

978-7-111-49105-7-Chapter05-24.jpg

图5-4b所示线路的简化方法与图5-4a相似，同样可用等效损耗法计算等效风电机组与风电场主变压器之间线路的等效电阻。只是式（5-9）矩阵B变为单位对角矩阵，即

978-7-111-49105-7-Chapter05-25.jpg

其余的计算与图5-4a相同。

风电场内部馈线等效电抗的计算同等效电阻的计算相似，只是把对应的R换为X。等效线路的对地电容等于所有归为一组被简化线路的对地电容之和。

有关风电场建模技术及应用的文章

  • 确定风向下的风电场动态建模优化 确定风向下的风电场动态建模优化

    等效风电机组向电网输出的电流ie为每台风电机组向电网提供的电流之和式中，k为每组风电机组中风电机组的台数。......

    2023-06-28

    详细阅读
  • 风电场风资源评估方法探究 风电场风资源评估方法探究

    经统计计算，5001#测风塔的有效数据完整率为97.4%，5002#测风塔的有效数据完整率为91%，满足GB/T 18710—2002《风电场风能资源评估方法》中有效数据完整率应在90%以上的要求。表3-3 2007年5001#测风塔年风速及风功率密度统计结果3.风资源分布图在风资源评估中，风资源分布图非常重要，从图中可以很容易地看到哪一区域风资源丰富。......

    2023-06-23

    详细阅读
  • 自顶向下的装配体建模处理流程及示例 自顶向下的装配体建模处理流程及示例

    自顶向下的装配体建模主要包括以下处理流程：1.在装配体中添加新零件 插入一个新零件将会在装配体中产生一个新的零件模型。关联特征只有在装配体打开时才能正常更新，但允许修改一个零部件以更新其他零部件。......

    2023-11-26

    详细阅读
  • 建模尾流效应对风向确定性的影响 建模尾流效应对风向确定性的影响

    风通过上游风轮向下游传播的途径及影响如图4-4所示，风力机安装在0处，X是风轮下游某点到风轮平面的轴向距离，R为风轮半径，风轮所扫掠的面积为Arot。完全遮挡时风轮的重叠面积Ashad等于X处下游风力机的风轮面积Arot。为了定量分析风电场尾流效应对风电场输出功率的影响，定义尾流系数cwake为式中，Pwake为考虑风电场尾流影响时风电场输出功率；Pwithout_wake为不考虑风电场尾流影响时风电场输出功率。......

    2023-06-28

    详细阅读
  • 风-光-抽蓄复合发电系统的建模与优化研究的研 风-光-抽蓄复合发电系统的建模与优化研究的研

    近年来,在世界能源结构中,人类所能利用的一次能源主要是石油、天然气和煤炭等化石能源。随着化石能源的逐步消耗,能源危机是全国乃至全世界面临的问题,另外,环境污染等问题也迫在眉睫,迫使人们寻求新能源和可再生能源。地球上可利用的风能相当于可利用水力发电量的10倍。两者的变化趋势基本相反,可相互补充利用。因此,本书拟采用抽水蓄能对风光互补发电系统进行蓄能。......

    2023-06-23

    详细阅读
  • 《风-光-抽蓄复合发电系统的建模与优化研究》 《风-光-抽蓄复合发电系统的建模与优化研究》

    本书源自于教育部优秀创新平台“多种新能源综合利用装置系统”项目。构建了风—光—抽蓄复合发电系统,主要包括风力发电机、光伏阵列、抽水蓄能电站、蓄电池、控制器、逆变器等,分析各主要组成部分的结构和性能,并介绍系统的工作原理和性能,建立了数学模型。系统各主要组成部分的动态性能包括:风力发电机各参数之间的关系,光伏电池的伏安特性,抽水蓄能机组水泵工况和水轮机工况的特性,蓄电池的充放电特性等。......

    2023-06-23

    详细阅读
  • 风振系数与顺风向风振的关系 风振系数与顺风向风振的关系

    顺风向风振响应计算应按结构随机振动理论进行。对于符合1.5.4节规定的结构，可采用风振系数法计算其顺风向风荷载。屋盖结构的风振响应，宜依据风洞试验结果按随机振动理论计算确定。......

    2023-08-28

    详细阅读
  • 林风眠：留学伊始-林风眠 林风眠：留学伊始-林风眠

    2．枫丹白露，留学伊始1920年2月，林风眠从法国枫丹白露开始了留学，打工，半工半读的生涯。枫丹白露是距巴黎60公里的一个小镇，却并非普通的小镇，怀抱壮观的宫殿，静谧的森林，还有那数不清的林林总总的故事。枫丹白露的法文原意是“蓝色的泉水”，是因这里有一汪清澈的泉水而得名。......

    2024-03-29

    详细阅读