基于STAR-90风力发电场仿真系统研制

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1、第25卷第11期电力科学与工程Vo1．25．No．1l2009年11月ElectricPowerScienceandEngineeringNOV．，2009基于STAR一90风力发电场仿真系统研制王兴武，高叔开，张照彦(1．华北电力大学仿真与控制技术研究所，河北保定071003；2．保定华仿科技有限公司，河北保定071051)摘要：在STAR一90仿真支撑平台基础上，研制包括风能、风力发电机组、风电场电网在内的风力发电场全仿真系统。以兆瓦级变速恒频风电机组为主要仿真对象，开发基于STAR一90的仿

2、真算法库，构建典型风电场仿真模型，开发风电场监控系统仿真软件及工具软件。在STAR一90强大支撑下，可以完成风电机组设备仿真算法研究、控制系统研究及仿真模型验证等任务，也可作为风电机组及风电场教学及培训的仿真平台。系统主要部分已研制完成，达到实用水平关键词：风力发电；风电场；仿真；STAR-90中图分类号：TP391．9文献标识码：A0引言(仿真工程师站)(仿真教练员站：：：厂、风力发电是最有发展前途的可再生能源形式之_1l一——，对于节约能源、保护环境和促进可持续发展具风电机组1号模型}．有重要

3、作用。我国风能资源丰富。近年来，我国风风能一风电机组2号模型卜电产业高速发展，但同时，大型风力发电机组主要模型依赖进口。我国风电国产化率有待提高。创新能力——风电机组号模型}__不足已经成为制约我国风力发电产业持续、快速发展的瓶颈之一。风电机组模型本文研制的风力发电场仿真系统，以风力发电风电场电网模型机组为核心，并包括了风能、电网等环境对象，不仅能实现单台风电机组的仿真，还能模拟风力发电STAR_90仿真支撑平台●场的生产运行，是真正意义上的风力发电场全仿真系统。使用该系统，可以进行风电技术研究、

4、风电(风电场集中监控仿真软件)场运行分析、风电场与电网相互影响研究，可以用图1风电场仿真系统总体结构于高校教学培训及科学研究，风电企新员工培训，风电场各类人员(设计、安装、调试、维护等)其中，工程师／教练员仿真软件是STAR一90仿的培训”_-3]。真支撑平台已有功能，系统研制的主要内容是在STAR一90仿真支撑平台上开发风力发电场仿真模1系统总体结构型(包括风能模型、风电机组模型、风电场电网模型)，以及风电场集中监控仿真软件。系统主要包括5个部分：风能模型、风电机组STAR一90仿真支撑平台是由

5、华仿科技有限公模型、风电场电网模型、集中监控仿真软件、工程司自主研制的面向连续工业过程仿真的集模型设师／教练员仿真软件，如图1所示。计、开发、组态、调试、实时运行、维护、数据库收稿日期：2009—06—25．作者简介：王兴武(1975一)，男，华北电力大学仿真与控制技术研究所工程师2电力科学与工程2009笠管理、网络通讯以及整个系统运行和管理于一体的型的关键，本系统提供了两种方式计算(公式法大型专业集群化的支撑系统软件，具有强大的功和查表法)，增强了系统的灵活性。能、友好的界面、便捷的操作、完全开

6、放性以及真公式法是通过下列公式求出值：正意义上的全过程图形建模工具。基于STAR一90的开发保证了系统的先进性与可靠性。(，f1)一c-c4)e+c62仿真模型研制瓦甲一2+0．08fl。本系统的仿真对象是GE1．5MW某型号机组，2．1风能模型公式中的系数c至c6分别为：0．5176，116，0．4，风电机组以风作为原动力，风能直接决定了风5，21，0．0068。电机组的动态特性。在系统中，对风能模型进行了是(叶尖速比)和(桨距角)的函数，必要简化，用1个矢量(风速、方向)表示，风速和的不同取值

7、，都有相应的值与之对应。值分量用4种成分来模拟：基本风、阵风、渐变风和查表法就是使用风电机组的数据表进行插值计算随机风，风速模型为4种成分的组合。得出值。不同机组都有各自的数据表，可以从·基本风：为1个可以设置的定值。风力机厂家获得。本系统使用GE1．5Mw机组的·阵风：为随机出现的较大扰动，出现的概率数据表(9000个插值点)、采用双线性插值法分布及大小可以设置。求取值，当然，也可以使用更高阶的插值函数提·渐变风：风速大小渐变，风速的起始值、终高精度。止值以及过程时间可以设置。(2)发电机模型·

8、随机风：以基本风为基准，在一定范围随机本系统已完成的发电机模型为1．5MW双馈异变化，变化范围可以设置。步发电机。在模型中，定子绕组采用发电机惯例，2．2风力发电机组模型定子电流以流出为正；转子绕组采用电动机惯例，根据风力发电机组的物理机理建模，本系转子电流以流入为正。统实现的风电机组模型主要包括：风力机模型、传发电机并网是一个瞬变过程，受制于并网前发动链模型、发电机模型、发电机控制模型、变桨距电机的运行状况、影响并网后发电机的运行行为。控制模型、风电机组控制及保护模型、偏航模型、