2023-06-07-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次同步振荡（SSO）和高频振荡（HFO）研究中的保真度问题展开，探讨了不同因素对等值模型保真度的影响，并提出了相应的评价方法。

主要观点与关键信息

1. 研究背景及意义

• 新能源产业快速发展，风电、光伏等成为电力系统的重要组成部分。
• 风电场频繁出现振荡现象，如次同步振荡和高频振荡，对电网安全稳定构成威胁。
• 大规模风电场建模复杂，需通过合理聚合等值简化模型，同时保留关键振荡特征。

2. 保真度评价

2.1 次同步振荡研究中的保真度评价

• 关键影响因素：

  • 风功率差异（尾流效应）
  • 控制参数差异（直流电压外环、锁相环、电流内环）

• 等值方法：

  • 采用容量加权法 + 等功率损耗法进行等值。

• 评价指标：

  • 数值相似度（D(X,Y)）：等值前后频率或阻尼比的绝对误差。
  • 趋势相似度（f(X,Y)）：等值前后频率或阻尼比的变化趋势。
  • 综合相似度（V(X,Y)）：加权数值和趋势相似度。

• 结果分析：

  • 风功率差异对次同步模态特征的保真度影响较小，等值模型的频率和阻尼比相似度较高。
  • 控制参数差异对保真度影响较大，尤其直流电压外环和锁相环比例系数。
  • 随着等值机组数增加，保真度逐步提高，4机模型已接近基准模型（16机）的保真度。
  • 单机模型在频率和阻尼比的保真度均低于4机模型。

2.2 高频振荡研究中的保真度评价

• 关键影响因素：

  • 集电线路
  • 滤波器参数
  • 控制参数（电流内环比例系数、控制延时）

• 等值方法：

  • 等功率损耗法和加权电压差法对高频阻抗特性保真度影响相同。
  • 链路分群和风速分群两种聚类方法用于分析等值效果。

• 评价指标：

  • 振荡频率相对误差（$\delta$）
  • 高频段相位均方根误差（RMSE）

• 结果分析：

  • 集电线路对等值模型高频阻抗特性保真度影响显著。
  • 控制延时、电流内环比例系数、滤波器参数对高频特性影响较小。
  • 链路分群方法比风速分群方法更有利于保持高频阻抗特性的保真度。

结论

• 次同步振荡：

  • 尾流效应对等值模型的保真度影响较小。
  • 不同链路风机参数不一致时，多条链路等值后保真度较低。
  • 需尽量保证参数一致性高的机组进行等值。

• 高频振荡：

  • 集电线路对等值模型的保真度影响较大，等值时需考虑其影响。
  • 机组间控制延时、电流内环与滤波器参数差异对高频特性保真度影响较小。
  • 等功率损耗法与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高频阻抗特性的保真度。

• 总体结论：

  • 针对不同的研究问题，聚合等值需考虑不同的主导因素，保真度评价时需采用不同的指标。
  • 合理的聚合等值方法有助于在不牺牲精度的前提下，简化大规模风电场建模过程。