孫小燕，朱永強(qiáng)，朱凌志，何光泉

(1．華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京102206; 2．中國(guó)電力科學(xué)研究院新能源研究所，江蘇南京210037)

適用于中長(zhǎng)期仿真的風(fēng)電場(chǎng)模型

孫小燕1，朱永強(qiáng)1，朱凌志2，何光泉1

(1．華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京102206; 2．中國(guó)電力科學(xué)研究院新能源研究所，江蘇南京210037)

永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于其效率和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)在風(fēng)電場(chǎng)中所占比重越來(lái)越大，而以往的建模分析多以適用于電磁暫態(tài)的詳細(xì)模型為主，對(duì)于分析大規(guī)模系統(tǒng)擾動(dòng)以及由此引發(fā)的有功和無(wú)功之間不平衡等現(xiàn)象的中長(zhǎng)期過(guò)程不再適用。本文以適用于中長(zhǎng)期仿真分析的永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為研究對(duì)象，首先建立了適用于中長(zhǎng)期仿真的永磁直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組的簡(jiǎn)化模型，然后提出了相應(yīng)的風(fēng)電場(chǎng)模型，設(shè)計(jì)了風(fēng)電場(chǎng)有功功率和無(wú)功功率的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，最后進(jìn)行了相關(guān)的仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明所提出的風(fēng)電場(chǎng)中長(zhǎng)期簡(jiǎn)化模型是正確且有效的。

中長(zhǎng)期仿真;永磁直驅(qū)式同步風(fēng)電機(jī)組;簡(jiǎn)化模型;風(fēng)電場(chǎng)

1 引言

據(jù)中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專(zhuān)業(yè)委員會(huì)發(fā)布的2013年中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，中國(guó)2013年新增裝機(jī)容量16088.7MW，同比增長(zhǎng)了24.1%，累計(jì)裝機(jī)容量為91412.89MW，同比增長(zhǎng)21.4%，新增裝機(jī)和累計(jì)裝機(jī)容量均為世界第一［1］。永磁直驅(qū)式同步發(fā)電機(jī)沒(méi)有齒輪箱，具有效率和可靠性較高、噪聲小、設(shè)備維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)，因而在風(fēng)電場(chǎng)中所占比重越來(lái)越大［2］。

由文獻(xiàn)［3］知，針對(duì)多時(shí)間尺度的仿真過(guò)程，需要建立不同的仿真模型。文獻(xiàn)［4］中建立了適用于電磁暫態(tài)仿真的永磁直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組的詳細(xì)模型，文獻(xiàn)［5，6］建立了適用于機(jī)電暫態(tài)仿真的簡(jiǎn)化模型。電力系統(tǒng)中長(zhǎng)期仿真中要涉及一般暫態(tài)穩(wěn)定仿真中不考慮的電力系統(tǒng)長(zhǎng)過(guò)程和慢速的動(dòng)態(tài)特性，包括繼電保護(hù)系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等［8］，對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)，則主要包括風(fēng)機(jī)的槳距角控制、自動(dòng)發(fā)電控制等。文獻(xiàn)［6］中雖然考慮了槳距角控制和自動(dòng)發(fā)電控制，但是該模型研究只針對(duì)美國(guó)GE公司的機(jī)組模型，對(duì)于其他的風(fēng)機(jī)模型，參數(shù)需自行設(shè)計(jì)，文獻(xiàn)［7］建立了參與自動(dòng)發(fā)電控制(Automatic Generation Control，AGC)的風(fēng)電場(chǎng)模型，但僅考慮了風(fēng)電場(chǎng)的有功調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并未考慮風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功調(diào)節(jié)系統(tǒng)，也并未說(shuō)明中長(zhǎng)期仿真特性對(duì)建模的簡(jiǎn)化要求。

本文在文獻(xiàn)［6-8］的基礎(chǔ)之上，首先對(duì)永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電磁暫態(tài)模型進(jìn)行了化簡(jiǎn)，得到適用于中長(zhǎng)期仿真的單機(jī)簡(jiǎn)化模型;然后提出了中長(zhǎng)期仿真過(guò)程中的風(fēng)電場(chǎng)模型，該模型包括有功控制模塊和無(wú)功控制模塊;最后，對(duì)所提模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明了模型的正確性以及在中長(zhǎng)期仿真過(guò)程中風(fēng)電場(chǎng)模型的有效性。

2 直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組的模型

直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括風(fēng)力機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、變流器及其控制模塊。

2.1 風(fēng)力機(jī)模型

風(fēng)力機(jī)是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，它負(fù)責(zé)將捕獲的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，由空氣動(dòng)力學(xué)的知識(shí)可得風(fēng)力機(jī)的輸出功率Pm為:

式中，ρ為空氣密度，一般是1.225kg/m3;A為風(fēng)力機(jī)掃過(guò)的有效面積，且A=πR2(R為葉片半徑);V為風(fēng)速;Cp為風(fēng)能利用系數(shù)，是葉尖速比λ和槳距角β的函數(shù)，其函數(shù)關(guān)系為:

其中，ωm為風(fēng)輪轉(zhuǎn)速;R為風(fēng)輪半徑。

將式(2)～式(4)組合起來(lái)構(gòu)成圖2所示的風(fēng)力機(jī)模塊。

圖1 永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)Fig．1 Basic structure of PMSG wind turbines

圖2 風(fēng)力機(jī)模塊Fig．2 Module of wind turbine

2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)模型

傳動(dòng)系統(tǒng)將風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)化的機(jī)械能傳遞給發(fā)電機(jī)，采用單質(zhì)量塊模型，其關(guān)系為:

式中，Pm為風(fēng)力機(jī)輸出的機(jī)械功率;Pe為發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率;Tm為機(jī)械轉(zhuǎn)矩;Te為電磁轉(zhuǎn)矩;J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

對(duì)于直驅(qū)式風(fēng)機(jī)，由于不存在齒輪箱，則有ωm=ωe(ωe為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速)。將式(5)和式(6)組合起來(lái)構(gòu)成圖3所示的傳動(dòng)模塊。

2.3 發(fā)電機(jī)及變流器模塊

發(fā)電機(jī)模塊將風(fēng)力機(jī)輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電功率，并通過(guò)機(jī)側(cè)變流器的控制使得發(fā)電機(jī)的輸出功率跟蹤功率指令，在中長(zhǎng)期仿真過(guò)程中，仿真步長(zhǎng)可達(dá)到數(shù)十毫秒級(jí)甚至秒級(jí)，因而可忽略發(fā)電機(jī)的電磁暫態(tài)過(guò)程，其模型可表示為:式中，PWTcmd為功率指令。

變流器采用交直交變頻電路，作用是將發(fā)電機(jī)輸出的交流電轉(zhuǎn)化為符合并網(wǎng)要求的交流電，變流器中的開(kāi)關(guān)器件動(dòng)作迅速，在中長(zhǎng)期仿真中可忽略其具體的響應(yīng)過(guò)程，而用一階慣性環(huán)節(jié)來(lái)表示其動(dòng)態(tài)過(guò)程，因此變流器的輸出功率為:

式中，Pg為變流器輸出功率，即風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)注入電網(wǎng)的功率;Ta為變流器的動(dòng)作時(shí)間，一般為0.02s。

圖3 傳動(dòng)模塊Fig．3 Module of drive system

2.4 功率控制模塊

2.4.1 有功功率控制

根據(jù)式(3)和式(4)可得到風(fēng)能利用系數(shù)與槳距角和葉尖速比的關(guān)系，如圖4所示。

圖4 風(fēng)能利用系數(shù)波形Fig．4 Waveforms of power coefficient

由圖4可以看出，當(dāng)葉尖速比λ相同時(shí)，隨著槳距角的增大，風(fēng)能利用系數(shù)減小;當(dāng)槳距角一定時(shí)，只有在最佳的葉尖速比下才能保證在此槳距角下的風(fēng)能利用系數(shù)最大。

風(fēng)力機(jī)運(yùn)行在最大功率點(diǎn)處時(shí)其輸出功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為［9］:

因而要獲得最大的功率輸出，需要使槳距角最小，并在風(fēng)速變化時(shí)改變轉(zhuǎn)速ωm的值，從而保證最佳的葉尖速比。

根據(jù)文獻(xiàn)［7］可知，輸出功率的調(diào)節(jié)有兩種方式:槳距角控制和轉(zhuǎn)速控制。由于直驅(qū)式風(fēng)機(jī)的調(diào)速范圍較小，可采用槳距角控制。在中長(zhǎng)期仿真中，風(fēng)電場(chǎng)各機(jī)組可能會(huì)參與系統(tǒng)AGC控制，跟蹤上級(jí)部門(mén)下發(fā)的功率指令，此時(shí)風(fēng)力機(jī)可能運(yùn)行在偏離最大功率點(diǎn)處，這就要求槳距角控制模塊不僅可以實(shí)現(xiàn)MPPT控制，還可以跟蹤上級(jí)部門(mén)下發(fā)的功率指令，其控制框圖如圖5所示。其中Tp是槳距角伺服機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)間常數(shù)，Pref在風(fēng)電機(jī)組參與AGC控制時(shí)，為上級(jí)部門(mén)下發(fā)的功率指令PWTcmd，不參與時(shí)，為最大功率點(diǎn)功率Pmax。

圖5 槳距角控制模塊一Fig．5 Pitch angle control module one

為了使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在參與系統(tǒng)AGC控制時(shí)輸出功率可調(diào)，文獻(xiàn)［10］中提出其可以降功率運(yùn)行，使風(fēng)力機(jī)在運(yùn)行時(shí)與最大功率曲線之間留有一定的裕度。對(duì)于采用轉(zhuǎn)速控制的雙饋式風(fēng)機(jī)，可以使留有的裕量功率儲(chǔ)存在轉(zhuǎn)子的動(dòng)能中，使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏離最大功率點(diǎn)處的轉(zhuǎn)速［10］，而直驅(qū)式風(fēng)機(jī)可以通過(guò)改變槳距角來(lái)降功率運(yùn)行。

降功率運(yùn)行時(shí)，仍保持λ在最佳葉尖速比下，則風(fēng)能利用系數(shù)Cp僅與β有關(guān)，為了簡(jiǎn)便，采用二次曲線擬合公式［11］，可得到槳距角與風(fēng)能利用系數(shù)的關(guān)系:

結(jié)合式(3)和式(4)，可得a=－36.2552，b= －41.4575，c=24.3671。則風(fēng)機(jī)降功率運(yùn)行時(shí)，可將功率的變化轉(zhuǎn)化為風(fēng)能利用系數(shù)的變化ΔCp，得到降功率運(yùn)行時(shí)的風(fēng)能利用系數(shù)C'p=Cpmax+ΔCp，由式(10)得到槳距角參考值βref。此模式下槳距角控制框圖如圖6所示。

若采用圖5所示的槳距角控制模塊一，則風(fēng)機(jī)參與AGC控制時(shí)只能通過(guò)降低功率來(lái)減小系統(tǒng)頻率;若采用圖6所示的控制模塊二，則既可以增大一定功率來(lái)增大系統(tǒng)頻率，也可以減小功率來(lái)減小系統(tǒng)頻率。

圖6 槳距角控制模塊二Fig．6 Pitch angle control module two

2.4.2 無(wú)功功率控制

風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)準(zhǔn)則要求風(fēng)電場(chǎng)具備無(wú)功調(diào)節(jié)能力。當(dāng)上級(jí)調(diào)度部門(mén)下發(fā)無(wú)功指令時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)注入電網(wǎng)的無(wú)功電流來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功功率的調(diào)節(jié)，無(wú)功功率控制一般采用功率外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的控制方式，其中電流內(nèi)環(huán)給出開(kāi)關(guān)器件的控制信號(hào)，考慮到電流環(huán)響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)小于系統(tǒng)中長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，因此，忽略內(nèi)環(huán)的具體響應(yīng)過(guò)程，而用一階慣性環(huán)節(jié)來(lái)表示，從而得到無(wú)功控制模塊如圖7所示。

圖7 無(wú)功控制模塊Fig．7 Module of reactive power control

圖7中，Qg為注入電網(wǎng)的無(wú)功功率，輸入輸出關(guān)系如式(11)所示:

式中，UG為電網(wǎng)電壓。

3 風(fēng)電場(chǎng)模型

大型風(fēng)電場(chǎng)的模型有兩種:詳細(xì)模型和綜合模型［12］，詳細(xì)模型包含了風(fēng)電場(chǎng)的所有風(fēng)電機(jī)組，綜合模型則將整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)用一個(gè)單機(jī)等值模型表示。風(fēng)電場(chǎng)在參與調(diào)度時(shí)，需要對(duì)各臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行功率分配［13］，文獻(xiàn)［6］中的風(fēng)電場(chǎng)模型采用的是綜合模型，雖然也考慮了場(chǎng)站級(jí)控制，但是綜合等值模型無(wú)法實(shí)現(xiàn)單個(gè)機(jī)組的功率分配。因而需采用詳細(xì)模型，風(fēng)電場(chǎng)的模型如圖8所示，包括有功控制模塊和無(wú)功控制模塊。

4 仿真驗(yàn)證

為了驗(yàn)證所提出模型的正確性，以單臺(tái)風(fēng)機(jī)為例，在PSCAD/EMTDC中分別搭建了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電磁暫態(tài)模型和適用于中長(zhǎng)期仿真的簡(jiǎn)化模型。

電磁暫態(tài)仿真原理圖如圖1所示，簡(jiǎn)化模型如圖8所示，這里采用單機(jī)模型結(jié)構(gòu)，其中槳距角控制采用如圖5所示的控制框圖。

圖8 風(fēng)電場(chǎng)模型Fig．8 Module of wind farm

仿真參數(shù)如下:風(fēng)機(jī)的額定容量為1.5MW，額定轉(zhuǎn)速為65rad/s，電網(wǎng)電壓為690V，發(fā)電機(jī)極對(duì)數(shù)為46，風(fēng)力機(jī)半徑為42m，電容為8640μF，直流側(cè)電壓為1200V，網(wǎng)側(cè)濾波電感為1mH。

(1)仿真一:風(fēng)速在0.8s時(shí)，由8m/s升高為12m/s，并在1.2s時(shí)又降低為8m/s。仿真結(jié)果如圖9所示。

圖9 仿真一對(duì)比結(jié)果Fig．9 Comparison results of simulation 1

(2)仿真二:當(dāng)風(fēng)速升高為12m/s時(shí)，要求風(fēng)力機(jī)輸出功率為0.7 pu，得到的仿真結(jié)果如圖10所示。

圖10 仿真二對(duì)比結(jié)果Fig．10 Comparison results of simulation 2

在仿真一中，風(fēng)力機(jī)始終運(yùn)行在MPPT控制下，則在風(fēng)速變化時(shí)，為了保持最佳的葉尖速比，風(fēng)速增大時(shí)轉(zhuǎn)速增加，風(fēng)力機(jī)的輸出功率增加，如圖9(a)和圖9(b)所示;在仿真二中風(fēng)力機(jī)在低風(fēng)速時(shí)運(yùn)行在最大功率點(diǎn)處，此時(shí)槳距角保持在最小，在高風(fēng)速時(shí)要求風(fēng)力機(jī)偏離最大功率，即減小輸出功率，則槳距角增大，而風(fēng)速降低后，又恢復(fù)至之前的運(yùn)行狀態(tài)，如圖10(a)和圖10(b)所示?？梢钥闯?，在兩種仿真下，本文所提出的適用于中長(zhǎng)期仿真的簡(jiǎn)化模型與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電磁暫態(tài)模型的輸出基本保持一致，驗(yàn)證了本文所提簡(jiǎn)化模型的正確性。

以上是有功模塊的驗(yàn)證，改變無(wú)功功率參考值，得到仿真結(jié)果如圖11所示，兩者的輸出波形基本一致，驗(yàn)證了簡(jiǎn)化模型無(wú)功控制模塊的正確性。

圖11 無(wú)功功率輸出對(duì)比曲線Fig．11 Comparison curves of output reactive power

為了驗(yàn)證風(fēng)電場(chǎng)模型在中長(zhǎng)期仿真過(guò)程的有效性，以兩臺(tái)1.5 MW風(fēng)機(jī)為例進(jìn)行了仿真，仿真時(shí)間為100s，仿真結(jié)果如圖12所示。

圖12 仿真結(jié)果Fig．12 Simulation results

圖12(a)為風(fēng)速變化波形，其中WT1為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組1，WT2為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組2，仿真時(shí)要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)組1的輸出功率不超過(guò)0.6pu，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組2始終運(yùn)行在最大功率點(diǎn)。當(dāng)WT1輸出功率超過(guò)0.6pu時(shí)，通過(guò)控制槳距角來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到圖12(b)所示波形，功率曲線如圖12(c)所示，其中WT為兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的功率之和。

仿真結(jié)果表明所提風(fēng)電場(chǎng)模型在仿真時(shí)間為100s時(shí)仍可以很快得到輸出結(jié)果，驗(yàn)證了所提風(fēng)電場(chǎng)模型在中長(zhǎng)期仿真中的有效性。

5 結(jié)論

電力系統(tǒng)中長(zhǎng)期仿真模型主要用來(lái)分析電力系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間(幾十秒到數(shù)小時(shí))的動(dòng)態(tài)過(guò)程，而電磁暫態(tài)模型的仿真規(guī)模有限，不適于大規(guī)模新能源發(fā)電系統(tǒng)的研究，因此，本文對(duì)電磁暫態(tài)模型進(jìn)行了化簡(jiǎn)，得到了適用于中長(zhǎng)期仿真的簡(jiǎn)化模型，并提出了相關(guān)的風(fēng)電場(chǎng)模型，最后對(duì)簡(jiǎn)化模型和詳細(xì)模型進(jìn)行了仿真對(duì)比分析，仿真結(jié)果證明了所提出簡(jiǎn)化模型的正確性以及風(fēng)電場(chǎng)模型在中長(zhǎng)期仿真過(guò)程中的有效性。

［1］2013年中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)統(tǒng)計(jì) — 區(qū)域篇 (China wind power installed capacity statistics in 2013-area)［EB/ OL］．http://www．cnwp．org．cn/ziliao/show．php? itemid=1061，2014．

［2］靳靜，艾芊(Jin Jing，Ai Qian)．我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)及運(yùn)行現(xiàn)狀評(píng)估與發(fā)展前景研究(Evaluation of construction and operation of wind farms in China and their development prospects)［J］．華東電力 (East China Electric Power)，2007，35(8):44-49．

［3］孫小燕，朱凌志，朱永強(qiáng)，等 (Sun Xiaoyan，Zhu Lingzhi，Zhu Yongqiang，et al．)．電力系統(tǒng)不同時(shí)間尺度仿真對(duì)比分析 (Research on comparison of different time scales simulation for power system)［J］．陜西電力(Shanxi Electric Power)，2014，42(3):27-31．

［4］尹明，李庚銀，張建成，等 (Yin Ming，Li Gengyin，Zhang Jiancheng，et al．)．永磁直驅(qū)式同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建模及其控制策略(Modeling and control strategies of directly driven wind turbine with permanent magnet synchronous generator)［J］．電網(wǎng)技術(shù) (Power System Technology)，2007，31(15):61-65．

［5］高峰，周孝信，朱寧輝，等(Gao Feng，Zhou Xiaoxin，Zhu Ninghui，et al．)．直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組機(jī)電暫態(tài)建模及仿真(Electromechanical transient modeling and simulation of direct-drive wind turbine system with permanent magnet synchronous generator)［J］．電網(wǎng)技術(shù) (Power System Technology)，2011，35(11):29-34．

［6］Kara Clark，Nicholas W Miller，Juan J，et al．Modeling of GE wind turbine generators for gird studies，v4.5 ［R］．General Electric International，Inc．，2010-04-16．

［7］Le-Ren Chang-Chien，Chih-Che Sun，Yu-Ju Yehl．Modeling of wind farm participation in AGC［J］．IEEE Transactions on Power Systems，2014，29(3):1204-1211．

［8］湯涌 (Tang Yong)．電力系統(tǒng)全過(guò)程動(dòng)態(tài)(機(jī)電暫態(tài)與中長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)過(guò)程)仿真技術(shù)與軟件研究 (The studies on techniques and software of power system full dynamic(electric-mechanical transient，mid-term and longterm dynamic)simulation)［D］．北京:中國(guó)電力科學(xué)研究院(Beijing:China Electric Power Research Institute)，2002．

(，cont．on p.60)(，cont．from p.27)

［9］劉其輝，賀益康，趙仁德 (Liu Qihui，He Yikang，Zhao Rende)．變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大風(fēng)能追蹤控制 (The maximal wind-energy tracing control of avariable-speed constant-frequency wind-power generation system)［J］．電力系統(tǒng)自動(dòng)化 (Automation of Electric Power Systems)，2003，27(20):62-67．

［10］R G de Almeida，E D Castronuovo，J A Peas Lopes．Optimum generation control in wind parks when carrying out system operator requests［J］．IEEE Transactions on Power Systems，2006，21(2):718-725．

［11］吳子雙，于繼來(lái)，彭喜云 (Wu Zishuang，Yu Jilai，Peng Xiyun)．高風(fēng)速段次優(yōu)功率追蹤方式的風(fēng)電調(diào)頻方法 (DFIG’s frequency regulation method only for high wind speed with suboptimal power tracking)［J］．電工技術(shù)學(xué)報(bào) (Transactions of China Electrotechnical Society)，2013，28(5):112-119．

［12］朱永強(qiáng)，王偉勝 (Zhu Yongqiang，Wang Weisheng)．風(fēng)電場(chǎng)電氣工程(Electrical engineering of wind power) ［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社(Beijing:China Machine Press)，2012．

［13］尹小花(Yin Xiaohua)．基于多目標(biāo)優(yōu)化的風(fēng)電場(chǎng)功率分配策略的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) (Wind farm power allocation strategy based on multi-objective optimization design and implementation)［D］．成都:電子科技大學(xué) (Chengdu:University of Electronic Science and Technology of China)，2013．

Wind farm models suitable for mid-term and long-term simulation

SUN Xiao-yan1，ZHU Yong-qiang1，ZHU Ling-zhi2，HE Guang-quan1
(1．School of Electrical and Electronic Engineering，North China Electric Power University，Beijing 102206，China;2．Renewable Energy Department，China Electric Power Research Institute，Nanjing 210037，China)

Direct-drive permanent magnet synchronous generator(PMSG)wind turbines make up a growing portion of the wind farm because of its high efficiency and reliability．Previous modeling analysis mainly applies to the electromagnetic transient detail model，but it doesn’t apply to the long-term process，such as large-scale system disturbance and the imbalance between active and reactive power caused by it．This paper takes the wind farm model made up of PMSG wind turbines，which is suitable for mid-term and long-term simulation as the research object．Firstly，the simplified model of the PMSG wind turbine suitable for mid-term and long-term simulation is established in this paper．And then the corresponding model of wind farm is put forward，which has the ability to adjust the active power and reactive power．Finally related simulations are carried out．The simulation results prove the correctness of the proposed simplified model and the effectiveness of wind farm model used in mid-term and long-term simulation process．

mid-term and long-term simulation;PMSG wind turbine;simplified model;wind farm

TM614

A

1003-3076(2015)10-0023-05

2014-09-29

新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)室開(kāi)放基金課題(KZ0003)、中國(guó)電力科學(xué)研究院科技項(xiàng)目(NY81-12-003)

孫小燕(1990-)，女，河北籍，碩士研究生，研究方向?yàn)樾履茉窗l(fā)電與并網(wǎng)技術(shù);朱永強(qiáng)(1975-)，男，天津籍，副教授，博士，研究方向?yàn)樾履茉窗l(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)。