本技术公开了一种面向电力系统稳定分析的直驱风电场等值方法与系统,涉及电力系统稳定分析技术领域,通过采用xLSTM和FLORIS尾流模型联合求解,预测预想时刻下大规模直驱风电场中各台直驱风机的风速;通过容量加权法,求解直驱风电场三机等值模型等值参数的典型值;以等值模型的功率响应特性与详细模型保持一致为目标,采用基于司徒顿t混合模型‑灰狼优化的参数辨识方法,修正直驱风电场三机等值模型的等值参数。本发明凭借预想时刻下对直驱风电场各直驱风机风速的准确计算与等值参数的闭环校正,提升了直驱风电场分群的准确性,避免了参数变化引入的额外等值误差,提高了直驱风电场等值模型对详细模型暂态响应特性的刻画精度。
背景技术
近年来,全球风电的装机规模与渗透率持续增长。大规模风电场的出力具有较强的随机与间歇特性,给电力系统安全稳定运行带来挑战。为了明确预想时刻下含大规模风电场的电力系统的稳定特性,需要构建风电场的等效模型并对其开展仿真分析。
根据风电场等值机的数量,现有应用广泛的等值方法主要分为单机等值法和多机等值法。单机等值法将风电场聚合为一台等值机,通过计算风机的平均功率得到等值机的等效风速,其余参数由容量加权法得到。文献M. Mercado-Vargas, D. G´omez-Lorente,and O. Rabaza,“Aggregated models of permanent magnet synchronous generatorswind farms,”提出的单机等值法仅选择单一特征量描述风电场运行特性,因而难以准确表征多类场景下风电场内多台风机间的动态行为差异。整体上,单机等值法主要适用于风电场内风机数量少及风速差异较小的应用场景。
多机等值法通常选择风机的单个或多个特征量作为分群指标,将具有相同特征的风机划分至同群并聚合为一台等值机,因而能够更准确地刻画风电场的响应特性。文献D.Li, C. Shen, Y. Liu, Y. Chen and S. Huang, "A Dynamic Equivalent Method forPMSG-WTG Based Wind Farms Considering Wind Speeds and Fault Severities",提出了一种直驱风电场多机等值方法,该方法根据风机的初始风速与故障严重程度进行分群。其中,预想时刻下风电场馈电首端风机的风速采用均匀分布随机选取。基于首端风机的风速,其余风机的初始风速采用基于线性扩张假设的Jensen模型计算。然而,采用均匀分布随机选取的方法难以反映特定时刻下实际风电场的风速,且实际直驱风电场中上百台风机的风速并非线性扩张。同时,在计算预想时刻下直驱风电场中风机风速时,Jensen模型无法计及尾流中心偏移、湍流强度、偏航控制等对其影响,难以精细化准确计算直驱风机的风速。此外,在构建直驱风电场等值模型时,各等值机的参数对等值精度至关重要,长期运行过程中直驱风机的参数可能发生动态变化。直驱风电场等值参数计算常用的容量加权类计算方法未考虑给定参数不准确及长期运行过程中参数动态变化情况,降低了等值模型对风电场响应特性表征的准确度。综上所述,现有在分群等值时存在以下两点不足。1)基于均匀分布随机选取的预想时刻下首端风机风速存在偏差,结合首端风机风速与Jensen尾流模型得到的风电场风速难以准确反映预想时刻下的直驱风电场中各台风机的实际风速。2)在计算直驱风电场等值模型参数时,单一容量加权法忽略了参数变化对直驱风电场等值精度的影响,降低了直驱风电场的等值精度。
实现思路