基于频域的风电场功率波动仿真二变换算法及简化技术.pdfVIP

第35卷第5期 电力系统自动化 V01．35No．5 AutomationofElectricPower Mar．10，2011 2011年3月10日 Systems 基于频域的风电场功率波动仿真 (二)变换算法及简化技术 林 今1，孙元章1，P．SDRENSEN2，李国杰1，程林1，黎 雄1 (1．电力系统国家重点实验室，清华大学电机系，北京市100084； of 2．Wind DivisionatRisoDTU，TechnicalUniversityDenmark，Roskilde4000，Denmark) Energy 摘要：基于频域的风电功率波动模型物理意义更为清晰，能够更为准确地描述风电功率的波动特 性。然而，该模型的仿真计算涉及到更为复杂、含功率谱密度函数的时频转换问题。同时，该模型 的计算复杂度较高，计算资源占用过多。为了解决以上问题，首先从基础概念出发，分析了功率谱 密度函数的物理意义及其与传统频域模型的区别，并详细推导了该模型的时频转换算法，使其能够 在计算机上被快速实现。然后提出了区域内风机分布式接入和集中式接入2种频域模型的简化方 法，它们均能根据实际工程情况大幅度加快模型仿真速度。仿真结果验证了以上方法的实用性和 有效性。 关键词：功率波动；频域模型；时频转换；功率谱密度函数；快速傅里叶变换；模型简化；风力 发电 0 引言 虽然该模型相对于传统模型有较大的优势，但 不可否认的是，其理论设计也更为复杂，有可能在实 风电的功率波动问题及其对电力系统所造成的 际工程运用中造成以下问题： 影响，一直是困扰这一最具潜力的可再生能源快速 1)模型是基于功率谱密度函数(PSD)及平稳过 发展的核心问题[1]。要解决这一问题，首先亟待建 程的功率谱分析技术建立的。PSD的概念及谱分 立一个完善的数学模型，以用来模拟仿真风功率波 析技术主要起源于动力学，在传统的电力系统研究 动对电力系统的影响，并基于仿真结论提出系统性 及工程中应用较少，在物理概念上容易与传统的频 的解决方案，从而达到科学规划并合理利用风电的 谱分析混淆。 目的。 2)该模型的仿真计算涉及到含PSD的时频转 与传统的基于时域及统计规律的风电功率波动 换问题，相较于一般的时频转换问题更为复杂。特 模型相比[2’3]，基于频域的风电功率波动模型不仅经 别是该时频转换的计算机实现，在以往研究中甚少 理论证明后与时域等价L4]，且具有以下突出的优势： 提及。 1)物理意义清晰。风电功率波动形成的每一个 3)该模型提出时，为了追求理论上的完备，当需 物理过程，都运用了成熟可靠的模型加以解释，甚至 要仿真的风机增多时，模型仿真的计算复杂度将显 能够考虑不同