海上半直驱式风电场等值方法、系统和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种海上半直驱式风电场等值方法、系统和装置，其中，所述方法包括以下步骤：获取海上风电场的风资源数据；按照预设步长将风资源数据中的风速划分为多个风速段，以建立风速数据库；根据半直驱式风电机组的桨距角控制动作对风电机组进行第一次分群，以得到第一群组和第二群组；根据风速数据库分别对第一群组和第二群组中的风电机组进行第二次分群；分别计算第二次分群得到的每个风电机组群的等值参数；根据每个风电机组群及其等值参数建立海上半直驱风电场等值模型。该模型精确度高，响应速度快，且适用于大容量海上半直驱式风电场的动态等效建模以及对电力系统的影响分析，在工程领域具有重要的应用价值。

Equivalent methods, systems and devices for offshore semi-direct-drive wind farms

The invention discloses an offshore semi-direct drive wind farm equivalent method, system and device, which comprises the following steps: acquiring wind resource data of offshore wind farm; dividing wind speed in wind resource data into several wind speed segments according to preset step size to establish wind speed database; and controlling the pitch angle of the semi-direct drive wind turbine to carry out the first step of the wind turbine unit according to the pitch angle control action of the semi-direct drive wind turbine unit. The first group and the second group can be obtained by one-time clustering; the second group can be divided into the first group and the second group according to the wind speed database; the equivalent parameters of each group can be calculated by the second group; and the equivalent model of the offshore semi-direct drive wind farm can be established based on the equivalent parameters of each group. The model has high accuracy and fast response speed, and is suitable for dynamic equivalent modeling of large-capacity offshore semi-direct-drive wind farms and analysis of the impact on power system. It has important application value in engineering field.

【技术实现步骤摘要】
海上半直驱式风电场等值方法、系统和装置
本专利技术涉及风力发电
，尤其涉及一种海上半直驱式风电场等值方法、系统和装置。
技术介绍
2017年，国家能源局发布的《关于加快推进分散式接入风电项目建设有关要求的通知》，其中明确指出分散式风电项目开发建设应按照“统筹效率、分步实施、本地平衡、就近消纳”的总体原则推进，并注重因地制宜。2018年，我国又相继发布了《2018年度风电投资监测预警结果的通知》、《关于印发2018年能源工作指导意见的通知》、《分散式风电项目开发建设暂行管理办法》、《关于2018年度风电建设管理有关要求的通知》等一系列政策文件，进一步保障风电行业稳步发展。由政策可见，我国对于发展风电产业愈发积极，资源倾斜力度不断加大，无论是项目建设还是标准制定都呈现良好势头。然而，风电场(风电场是由一批风电机组或风电机组群(包括机组单元变压器)、汇集线路、主升压变压器及其他设备组成的发电厂，其利用风能从而达到用风发电的目的)中风电机组数量众多，且运行状态不尽相同，如果对单台风电机进行详细建模会使得风电场的模型十分冗杂，数据库十分庞大，也会带来诸如占用内存大、计算时间长等一系列严重问题，对此的解决办法是对风电场进行等值建模。为此，相关技术中提出了一种直驱式风电场等值方法和系统，该技术通过建立各个电压跌落深度下的离线数据库，从所述离线数据库中为风电场的每台风电机选择匹配的离线数据库，并对匹配的离线数据库中的有功功率响应曲线进行聚类分群，根据聚类分群结果将所述风电机组划分为若干个机组群，计算每个机组群的等值参数，根据分群结果和等值参数建立直驱风电场等值模型。然而，该技术虽然充分考虑了机端不同电压跌落情况对等值结果的影响，但数据库极为庞大，运算量也十分复杂，同时传统聚类算法不能满足现阶段对于响应速度的高要求，这也是目前大型海上风电场的等值模型应用的主要瓶颈问题。相关技术中还提出了一种双馈风电场动态、建模方法及系统，该技术通过综合考虑三种故障仿真试验结果，得到群间分隔风速并集，根据群间分隔风速并集对双馈风电场进行分群，将各群等效为一台等值风电机组。然而，该技术虽然不需要复杂的计算，且对风速数据和故障点位置具有良好的适应性，但其得到的等值结果不稳定，由于最后等值的仅为一台风电机，等值机的功率是所有机组功率的代数和，对于大型风电场，风电机组之间运行工况各异，必然存在难以兼顾风电机组之间运行状态差异的问题，即产生较大的等值误差。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种海上半直驱式风电场等值方法，该方法得到的等值模型精度高、占用内存少，计算复杂度低，且适用于大容量海上半直驱式风电场的动态等效建模以及对电力系统的影响分析。为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种海上半直驱式风电场等值方法，包括以下步骤：获取海上风电场的风资源数据；按照预设步长将所述风资源数据中的风速划分为多个风速段，以建立风速数据库；根据半直驱式风电机组的桨距角控制动作对风电机组进行第一次分群，以得到第一群组和第二群组；根据所述风速数据库分别对所述第一群组和第二群组中的风电机组进行第二次分群；分别计算第二次分群得到的每个风电机组群的等值参数；根据所述每个风电机组群及其等值参数建立海上半直驱风电场等值模型。本专利技术实施例的海上半直驱式风电场等值方法，以半直驱式风电机组桨距角控制动作情况和风速为机组分群原则对风电机组进行分群，进而计算每个机组群的等值参数，并根据分群结果和等值参数建立海上半直驱式风电场等值模型，该模型精确度高，响应速度快，且适用于大容量海上半直驱式风电场的动态等效建模以及对电力系统的影响分析，在工程领域具有重要的应用价值。另外，本专利技术上述实施例的海上半直驱式风电场等值方法还可以具有如下附加的技术特征：可选地，所述风资源数据库包括所述海上风电场在预设时间内检测得到的风速。可选地，所述桨距角控制动作包括桨距角控制已动作和桨距角控制未动作。可选地，所述预设步长为1m/s，风速段的个数为15。可选地，利用电力系统同调动态等值方法根据半直驱式风电机组的桨距角控制动作对风电机组进行第一次分群。可选地，利用elkanK-Means聚类算法根据所述风速数据库分别对所述第一群组和第二群组中的风电机组进行第二次分群。可选地，所述等值参数包括传动链等值参数、发电机等值参数、变压器等值参数、风速等值参数和控制等值参数。可选地，利用容量加权法根据如下公式计算所述传动链等值参数：其中，Hg和Hg_eq分别表示等值前后的发电机的转子惯性时间常数，Ht和Ht_eq分别表示等值前后的风力机的转子惯性时间常数，Ks和Ks_eq分别表示等值前后的轴系刚度系数，m为风电机组群中风电机组的台数；利用容量加权法根据如下公式计算所述发电机等值参数：其中，S和Seq分别表示等值前后的发电机容量，xm和xm_eq分别表示等值前后的发电机励磁电抗，x1和x1_eq分别表示等值前后的发电机定子电抗，x2和x2_eq分别表示等值前后的发电机转子电抗，r1和r1_eq分别表示等值前后的发电机定子电阻，r2和r2_eq分别表示等值前后的发电机转子电阻；利用容量加权法根据如下公式计算所述变压器等值参数：其中，ST和ST_eq分别表示等值前后的变压器容量，ZT和ZT_eq分别表示等值前后的变压器阻抗；利用输入风能不变原则根据如下公式计算所述风速等值参数：其中，veq表示等值后的风速，vi表示第i台风电机组对应的风速；利用控制性能不变原则根据如下公式计算所述控制等值参数：其中，Qref_i表示等值前的第i台风电机组的无功功率控制参考值，Qref_eq表示等值后的风电机组的无功功率控制参考值。为达到上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种海上半直驱式风电场等值系统，包括：获取模块，用于获取海上风电场的风资源数据；划分模块，用于按照预设步长将所述风资源数据中的风速划分为多个风速段，以建立风速数据库；第一分群模块，用于根据半直驱式风电机组的桨距角控制动作对风电机组进行第一次分群，以得到第一群组和第二群组；第二分群模块，用于根据所述风速数据库分别对所述第一群组和第二群组中的风电机组进行第二次分群；计算模块，用于分别计算第二次分群得到的每个风电机组群的等值参数；建模模块，用于根据所述每个风电机组群及其等值参数建立海上半直驱风电场等值模型。本专利技术实施例的海上半直驱式风电场等值系统，以半直驱式风电机组桨距角控制动作情况和风速为机组分群原则对风电机组进行分群，进而计算每个机组群的等值参数，并根据分群结果和等值参数建立海上半直驱式风电场等值模型，该模型精确度高，响应速度快，且适用于大容量海上半直驱式风电场的动态等效建模以及对电力系统的影响分析，在工程领域具有重要的应用价值。为达到上述目的，本专利技术第三方面实施例提出了一种海上半直驱式风电场等值装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述的海上半直驱式风电场等值方法。本专利技术实施例的海上半直驱式风电场等值装置，在其存储器上存储的与上述海上半直驱式风电场等值方法对应的计算机程序被处理器执行时，得到的等值模型精度高、占用内存少，计算复杂度低，且适用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海上半直驱式风电场等值方法，其特征在于，包括以下步骤：获取海上风电场的风资源数据；按照预设步长将所述风资源数据中的风速划分为多个风速段，以建立风速数据库；根据半直驱式风电机组的桨距角控制动作对风电机组进行第一次分群，以得到第一群组和第二群组；根据所述风速数据库分别对所述第一群组和第二群组中的风电机组进行第二次分群；分别计算第二次分群得到的每个风电机组群的等值参数；根据所述每个风电机组群及其等值参数建立海上半直驱风电场等值模型。

【技术特征摘要】
1.一种海上半直驱式风电场等值方法，其特征在于，包括以下步骤：获取海上风电场的风资源数据；按照预设步长将所述风资源数据中的风速划分为多个风速段，以建立风速数据库；根据半直驱式风电机组的桨距角控制动作对风电机组进行第一次分群，以得到第一群组和第二群组；根据所述风速数据库分别对所述第一群组和第二群组中的风电机组进行第二次分群；分别计算第二次分群得到的每个风电机组群的等值参数；根据所述每个风电机组群及其等值参数建立海上半直驱风电场等值模型。2.根据权利要求1所述的海上半直驱式风电场等值方法，其特征在于，所述风资源数据库包括所述海上风电场在预设时间内检测得到的风速。3.根据权利要求1所述的海上半直驱式风电场等值方法，其特征在于，所述桨距角控制动作包括桨距角控制已动作和桨距角控制未动作。4.根据权利要求1所述的海上半直驱式风电场等值方法，其特征在于，所述预设步长为1m/s，风速段的个数为15。5.根据权利要求1所述的海上半直驱式风电场等值方法，其特征在于，利用电力系统同调动态等值方法根据半直驱式风电机组的桨距角控制动作对风电机组进行第一次分群。6.根据权利要求1所述的海上半直驱式风电场等值方法，其特征在于，利用elkanK-Means聚类算法根据所述风速数据库分别对所述第一群组和第二群组中的风电机组进行第二次分群。7.根据权利要求1所述的海上半直驱式风电场等值方法，其特征在于，所述等值参数包括传动链等值参数、发电机等值参数、变压器等值参数、风速等值参数和控制等值参数。8.根据权利要求6所述的海上半直驱式风电场等值方法，其特征在于，利用容量加权法根据如下公式计算所述传动链等值参数：其中，Hg和Hg_eq分别表示等值前后的发电机的转子惯性时间常数，Ht和Ht_eq分别表示等值前后的风力机的转子惯性时间常数，Ks和Ks_eq分别表示等值前...

【专利技术属性】
技术研发人员：余浩，龚贤夫，林勇，许亮，魏娟，黄欣，张哲萌，左郑敏，宫大千，段瑶，覃芸，李峰，黎灿兵，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电网规划研究中心，湖南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44