電力仿真解讀

3.2.1恒速風力機集總模型

對于特定的恒速風力機而言，風機的機械功或發(fā)電量直接取決于作用與風機葉片上的風速，不存在能量緩沖。因此，可以將全部風力機的機械功線形迭加，由一個發(fā)電機模型替代全部的恒速發(fā)電機計算電能參數(shù)。有的研究人員則將全部風力機合并成幾個更大容量的風力機對待，并相應調整發(fā)電機容量，此種處理方法實際上相當于認為多臺風力機處于相同的風速下，當然會帶來較大的誤差。

恒速風力機集總模型結構如圖5所示，其模型建立過程簡單說明如下。

圖5恒速風力機集總模型結構

1)根據風場多年的監(jiān)測記錄數(shù)據建立針對性的風速模型;

2)將風場布置輸入風速模型，產生各風力機的風速信號;

3)依據輸入風速，計算每臺風力機的機械功輸出;

4)累加各臺風力機的機械功輸出;

5)總機械功輸入到代替全部發(fā)電機的等效發(fā)電機模型中，計算電能參數(shù)。

3.2.2變速風力機集總模型

變速風力機的轉子類似于能量緩沖器，風機的發(fā)電量與風速之間沒有直接對應關系，前面所述的恒速風力機集總方法不能應用于變速風力機中。因此，每臺風力機的轉子必須單獨仿真。

變速風力機集總模型的結構見圖6，其模型建立過程與變速風力機類似。

圖6變速風力機集總模型結構

在文獻[3]中，作者就兩種不同的建模方法(詳細建模和集總建模)所建立的風電場模型的仿真計算結果進行了對比分析，結果表明，集總風電場模型除不能客觀反映出恒速風力機系統(tǒng)在有功/無功功率和接入點電壓的脈動特性外，其仿真結果與詳細仿真模型的結果間具有高度的一致性，證明集總建模方法能夠滿足仿真研究的需要。

4風電場仿真機

仿真技術除用于系統(tǒng)分析研究、設計檢驗等目的外，還可用于人員培訓目的。在電力系統(tǒng)，人們習慣上將用于人員培訓目的的仿真系統(tǒng)稱為仿真機。為追求更好的培訓效果，要求仿真機具有很高的逼真度。仿真機逼真度主要體現(xiàn)在數(shù)學模型精度、人機界面逼真度和環(huán)境的相似性等幾個方面。因此，仿真機軟件具有不同于研究系統(tǒng)的特點。

4.1電力系統(tǒng)仿真機應用現(xiàn)狀

電力工業(yè)涉及能量轉換、電力傳輸與調度等生產環(huán)節(jié)，產品具有不可見、不能直接存儲的突出特點。發(fā)供電量直接取決于不斷變動的用戶負荷，其生產工況處于不斷變化之中，有許多重大生產事故、設備故障可能多年不遇，但一旦發(fā)生緊急情況，留給運行操作人員處理的時間非常短暫，如果不能及時正確處理，后果不堪設想;再則，為了追求能量轉換與傳輸?shù)母咝剩娏I(yè)裝備向大容量、高參數(shù)方向發(fā)展，系統(tǒng)更加復雜，也更難以操作與控制。因此，對崗位操作人員的素質要求很高。但由于電力工業(yè)設備昂貴，且具有連續(xù)作業(yè)的生產特點，在生產裝置上進行培訓效率低、風險大，而且無法得到事故處理等方面的培訓機會。因此，自九十年代起，電力培訓用仿真機得到了大范圍推廣與應用。目前，電力系統(tǒng)仿真機的普及率和產業(yè)化程度居各行業(yè)之首，并代表了國內仿真行業(yè)的技術水平。

1980年代初，國內高校最先開展了火電機組仿真機的研發(fā)工作，并于1980年代末期開始轉入實際應用。十幾年來，幾家最早生產火電機組仿真機的單位引領了國內電力仿真技術的發(fā)展方向，并直接推動了電力系統(tǒng)仿真機的普及。1990年代中期以后，水電機組仿真機、核電機組仿真機、變電站仿真機、地區(qū)調度以及電網仿真機陸續(xù)投入使用，培訓仿真機已應用于電力生產與調度的各個環(huán)節(jié)。