電力仿真解讀

3.2.1恒速風(fēng)力機(jī)集總模型

對(duì)于特定的恒速風(fēng)力機(jī)而言，風(fēng)機(jī)的機(jī)械功或發(fā)電量直接取決于作用與風(fēng)機(jī)葉片上的風(fēng)速，不存在能量緩沖。因此，可以將全部風(fēng)力機(jī)的機(jī)械功線形迭加，由一個(gè)發(fā)電機(jī)模型替代全部的恒速發(fā)電機(jī)計(jì)算電能參數(shù)。有的研究人員則將全部風(fēng)力機(jī)合并成幾個(gè)更大容量的風(fēng)力機(jī)對(duì)待，并相應(yīng)調(diào)整發(fā)電機(jī)容量，此種處理方法實(shí)際上相當(dāng)于認(rèn)為多臺(tái)風(fēng)力機(jī)處于相同的風(fēng)速下，當(dāng)然會(huì)帶來(lái)較大的誤差。

恒速風(fēng)力機(jī)集總模型結(jié)構(gòu)如圖5所示，其模型建立過(guò)程簡(jiǎn)單說(shuō)明如下。

圖5恒速風(fēng)力機(jī)集總模型結(jié)構(gòu)

1)根據(jù)風(fēng)場(chǎng)多年的監(jiān)測(cè)記錄數(shù)據(jù)建立針對(duì)性的風(fēng)速模型;

2)將風(fēng)場(chǎng)布置輸入風(fēng)速模型，產(chǎn)生各風(fēng)力機(jī)的風(fēng)速信號(hào);

3)依據(jù)輸入風(fēng)速，計(jì)算每臺(tái)風(fēng)力機(jī)的機(jī)械功輸出;

4)累加各臺(tái)風(fēng)力機(jī)的機(jī)械功輸出;

5)總機(jī)械功輸入到代替全部發(fā)電機(jī)的等效發(fā)電機(jī)模型中，計(jì)算電能參數(shù)。

3.2.2變速風(fēng)力機(jī)集總模型

變速風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)子類似于能量緩沖器，風(fēng)機(jī)的發(fā)電量與風(fēng)速之間沒(méi)有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系，前面所述的恒速風(fēng)力機(jī)集總方法不能應(yīng)用于變速風(fēng)力機(jī)中。因此，每臺(tái)風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)子必須單獨(dú)仿真。

變速風(fēng)力機(jī)集總模型的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6，其模型建立過(guò)程與變速風(fēng)力機(jī)類似。

圖6變速風(fēng)力機(jī)集總模型結(jié)構(gòu)

在文獻(xiàn)[3]中，作者就兩種不同的建模方法(詳細(xì)建模和集總建模)所建立的風(fēng)電場(chǎng)模型的仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明，集總風(fēng)電場(chǎng)模型除不能客觀反映出恒速風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)在有功/無(wú)功功率和接入點(diǎn)電壓的脈動(dòng)特性外，其仿真結(jié)果與詳細(xì)仿真模型的結(jié)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(fēng)電場(chǎng)仿真機(jī)

仿真技術(shù)除用于系統(tǒng)分析研究、設(shè)計(jì)檢驗(yàn)等目的外，還可用于人員培訓(xùn)目的。在電力系統(tǒng)，人們習(xí)慣上將用于人員培訓(xùn)目的的仿真系統(tǒng)稱為仿真機(jī)。為追求更好的培訓(xùn)效果，要求仿真機(jī)具有很高的逼真度。仿真機(jī)逼真度主要體現(xiàn)在數(shù)學(xué)模型精度、人機(jī)界面逼真度和環(huán)境的相似性等幾個(gè)方面。因此，仿真機(jī)軟件具有不同于研究系統(tǒng)的特點(diǎn)。

4.1電力系統(tǒng)仿真機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀

電力工業(yè)涉及能量轉(zhuǎn)換、電力傳輸與調(diào)度等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，產(chǎn)品具有不可見(jiàn)、不能直接存儲(chǔ)的突出特點(diǎn)。發(fā)供電量直接取決于不斷變動(dòng)的用戶負(fù)荷，其生產(chǎn)工況處于不斷變化之中，有許多重大生產(chǎn)事故、設(shè)備故障可能多年不遇，但一旦發(fā)生緊急情況，留給運(yùn)行操作人員處理的時(shí)間非常短暫，如果不能及時(shí)正確處理，后果不堪設(shè)想;再則，為了追求能量轉(zhuǎn)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(fù)雜，也更難以操作與控制。因此，對(duì)崗位操作人員的素質(zhì)要求很高。但由于電力工業(yè)設(shè)備昂貴，且具有連續(xù)作業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)，在生產(chǎn)裝置上進(jìn)行培訓(xùn)效率低、風(fēng)險(xiǎn)大，而且無(wú)法得到事故處理等方面的培訓(xùn)機(jī)會(huì)。因此，自九十年代起，電力培訓(xùn)用仿真機(jī)得到了大范圍推廣與應(yīng)用。目前，電力系統(tǒng)仿真機(jī)的普及率和產(chǎn)業(yè)化程度居各行業(yè)之首，并代表了國(guó)內(nèi)仿真行業(yè)的技術(shù)水平。

1980年代初，國(guó)內(nèi)高校最先開(kāi)展了火電機(jī)組仿真機(jī)的研發(fā)工作，并于1980年代末期開(kāi)始轉(zhuǎn)入實(shí)際應(yīng)用。十幾年來(lái)，幾家最早生產(chǎn)火電機(jī)組仿真機(jī)的單位引領(lǐng)了國(guó)內(nèi)電力仿真技術(shù)的發(fā)展方向，并直接推動(dòng)了電力系統(tǒng)仿真機(jī)的普及。1990年代中期以后，水電機(jī)組仿真機(jī)、核電機(jī)組仿真機(jī)、變電站仿真機(jī)、地區(qū)調(diào)度以及電網(wǎng)仿真機(jī)陸續(xù)投入使用，培訓(xùn)仿真機(jī)已應(yīng)用于電力生產(chǎn)與調(diào)度的各個(gè)環(huán)節(jié)。