【华北电力大学】风电场聚合等值模型在振荡研究中的保真度评价_32页_5mb

风电场聚合等值模型在振荡研究中的保真度评价总结

核心内容

本研究围绕风电场聚合等值模型在振荡分析中的保真度展开，重点分析了次同步振荡和高频振荡两种场景下的模型准确性。研究旨在为大规模风电场建模与稳定性分析提供科学依据，确保等值模型能够保留原系统的振荡特征，从而支持电网安全运行。

主要观点与关键信息

1. 研究背景及意义

• 随着新能源产业快速发展，风电、光伏等多样化电力电子设备的接入引入了新的稳定性问题。
• 风电场频发次同步和高频振荡，威胁电网安全。
• 单台风电机组包含复杂的状态空间模型，大规模风电场建模工作量大，需合理聚合等值。

2. 保真度评价方法

• 保真度评价包含数值相似度和趋势相似度两个指标。
• 综合相似度公式为：
  $$
  V (X, Y) = \alpha D (X, Y) + (1 - \alpha) f (X, Y)
  $$
  其中 $\alpha = 0.5$ 为权重系数，$D(X,Y)$ 为数值相似度，$f(X,Y)$ 为趋势相似度。

3. 次同步振荡研究中的保真度评价

(1) 风功率差异性对保真度的影响

• 案例1：尾流效应导致链路间风机功率差异。
  • 单机、2机、4机模型与16机基准模型的频率和阻尼比保真度较高，综合相似度约为97.5%~97.52%。
• 案例2：尾流效应导致链路内风机功率差异。
  • 等值模型保真度仍较高，综合相似度约为97.52%。
• 结论：尾流效应对保真度影响较小，而不同链路风机参数不一致时，保真度显著下降。

(2) 控制参数差异性对保真度的影响

• 案例3：直流电压外环参数差异显著降低保真度。
  • 单机模型的阻尼比相似度仅为52.6%，而4机模型可达99.25%。
• 案例4：锁相环、电流内环参数差异对保真度影响较小。
  • 单机模型频率相似度达99.24%，阻尼比相似度达86.46%。
• 结论：直流电压外环参数差异对次同步振荡模态特征影响最大，需尽量保持参数一致性。

4. 高频振荡研究中的保真度评价

(1) 集电线路对保真度的影响

• 风电机组间集电线路对等值模型的高频阻抗特性影响显著。
• 忽略集电线路时，高频段相位RMSE可达28.92，而考虑集电线路后降至8.60。
• 结论：等值模型需考虑集电线路的影响。

(2) 滤波器与控制参数的影响

• 控制延时、电流内环比例系数、滤波器参数差异对高频阻抗特性影响较小。
• 结论：这些参数对高频振荡保真度影响有限。

(3) 不同集电线路等值方法对保真度的影响

• 采用等功率损耗法或加权电压差法对保真度影响相同。
• 结论：两种方法在高频阻抗特性保真度方面效果一致。

(4) 不同分群聚类方法对保真度的影响

• 链路分群方法比风速分群方法更有利于保持等值模型的高频阻抗特性。
• 结论：链路分群优于风速分群，可提升等真度。

结论

• 次同步振荡研究中，尾流效应对振荡特征保真度影响较小，但不同链路风机参数不一致时，保真度显著下降。
• 高频振荡研究中，集电线路对等值模型的高频阻抗特性影响较大，而控制延时、电流内环参数、滤波器参数差异影响较小。
• 不同等值方法（等功率损耗法/加权电压差法）对保真度影响相同。
• 链路分群方法比风速分群方法更有利于保持等值模型的高频阻抗特性。
• 聚合等值模型的保真度需根据研究问题选择不同的主导因素和评价指标。

参考文献

[1] 谭尚晨,郭春义,等.直驱风电场聚合模型下次同步振荡模态特征的保真度分析与评价[J].中国电机工程学报