风力机上的风电场风速建模

风力机上的风电场风速建模

0机组功率波动大、转子转子无效它具有安全无菌、零消耗等优点，受到世界各国的赞誉。然而，由于风速发电的高波动和随机性，它导致了风装置的功率变化，对电气系统的能耗、趋势、电压和频率的稳定和运行有显著影响。双馈式风电机的定子绕组与电网直接相连,而转子绕组则通过变流器与电网连接,转子绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运行要求由变频器自动调节,机组可实现在不同的转速下恒频发电,满足用电负载和并网的要求。精确的调节发电机输出电压,独立控制1风景拔高评价风电机将风能转化为电能,易受风速影响。因此,将风速进行分解和建模,对研究风电出力波动有重要意义。本节将风速分解为四种类型1.1风速的脉动信号自然界的风速是不断变化的,主要可分为以下几个类型:(1)基本风由风电场风速测量所得的分布参数近似确定:式中,V(2)阵风通常利用风速在时域上的脉动信号来描述风速突然变化的特性:式中:V(3)渐变风用渐变风来模拟具有渐变特性的风速:式中:V(4)随机风速对随机风速,可将其看成振动的信号模型:式中:Φ综上所述,作用在风力机上的实际风速为V1.2v的采集风速变化率是评价风速波动特性的重要指标,具体如下:式中,△V由图可知,以秒级为尺度采集数据,△V较小,集中分布在0.1以内,而在0.3以内的百分比达到99.55%。但是0.1左右的变化率仍会带来风电出力的波动。2风速影响电池的波动2.1发电机发电能量转化为电能在实际风力发电中,风能要通过叶片推动轮毂,将风的动能转移到轴上,才能推动发电机将能量转化为电能。(1)空气动力学模型空气动力功率P式中,R(2)轮毂模型轮毂的转动惯量较大,风能在通过轮毂到发电机的做功过程有时滞现象,可用一阶惯性环节表示:式中,T2.2风电功率波动评价指标风能变化在时空分布上具有连续性,因而风电功率波动对电网同时涉及在空间与时间上的不同分布特性为分析研究风电功率的时间和空间波动特性,采用如下指标风电功率波动量风电功率波动率风电功率变化率式中,2.3动评价分析利用风电机组实测数据,基于上述的波动评价指标,计算不同时间尺度下的波动量、波动率和变化率,分析结果如图2~4所示。经分析知,随时间尺度增大,3转速n忽略电机铁耗p式,转速n忽略电机铁耗p式,转速n忽略电机铁耗p式,c双馈式风电机定子绕组直接接于工频电网,转子绕组则通过双PWM变换器分析知,当电机的转速n忽略电机铁耗P式中,s为转差率,P如果进一步不计铜耗影响:由上式知,转子励磁电流对应的转差功率P4风电出力稳定性的仿真实验上面在理论上分析了双馈式发电机对风速引起的功率波动有控制作用,使得风电出力能够尽可能保持稳定,现在利用仿真实验来验证这一理论的正确性。仿真实验采用将1台DFIG接入无穷大电网系统进行仿真分析,然后观察其输出的变化情况。4.1基本风格基本风速恒为8m/s,仿真时间设定为10s,结果如图5~图7所示4.2初始风速8m/s风速在第1s时由8m/s瞬间升至15m/s,以该速度保持8s后,在第9s时降至初始风速8m/s,仿真时间为20s。结果如图8~图10所示。4.3仿真时间和参与试验初始风速为8m/s,在1s时由8m/s经过5s时间匀加速升至15m/s并持续作用3s时间。在第9s时,回落至初始风速8m/s,仿真时间为20s。结果如图11~13所示。4.4随机风随机风速由计算机随机给定,仿真时间为20s,结果如图14~16所示。5双馈式风力发电控制电压和功率上文列举了风速的不同类型,并解释了风速波动带来的风能变化,最终导致风电机出力波动这一因果关系,详述了双馈式风电机对电压和功率起到控制作用的原理,并通过仿真实验,得到:在不同类型的风速扰动下,双馈式风力发电机的输出无功功率变化不大,风