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2.3风力机模型[4]
风力机实际能够获得的机械功输出为:
(1)
式中,R、ρ、v和Cp分别为风轮半径、空气密度、风速和风能利用系数。
Cp代表风力机能够从风能中提取出机械能的程度,它取决于风力机叶片的结构和运行状态,其数值由风机厂家提供。Cp主要是叶尖速比λ和桨距角β的函数,即:Cp=f(λ,β),对于投入运行的风力机,叶片的洁净程度对Cp的影响很大,譬如叶片结冰、污物聚集等会改变叶片的气动外型,进而降低风能利用系数的数值。
式中,Ct为风机转矩系数,它是叶尖速比λ的函数,与风力机结构和运行状态相关。输出机械转矩确定后,针对不同的发电机类型,不难建立发电机电能和风力机转速仿真模型。
3风电场仿真模型
3.1集总建模方法
风电场通常由几百台甚至上千台风力发电机组构成,涉及多种风力机型号和发电机类型,还需考虑各风力机间的相互影响,使得风电场仿真变得很复杂。
按正常思路,要建立风电场的仿真模型,需要针对风电场中的全部风力机,一一建立其仿真模型,并依据风电场实际结构关系与电网模型连接(多点接入),形成风电场整体仿真模型。此种详细建模方法的缺点是模型复杂,需要更多的仿真数据,运算量大,需要更长的仿真计算时间。
为解决上述问题,有人提出了风电场集总建模方法[5]。集总模型包含两层含义,一方面是由一个单一集总模型代替整个风电场模型,电能通过一个假想的公共接入点接入电网(单点接入);另一方面,根据风电场风力机的具体构成情况,将多个风力机的机械能或电能计算合并进行。此种方法因大幅减少了网络节点数量,从而能够有效地缩减电力系统模型规模,减少模型运算时间,缺点是模型精度有所降低。
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