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，由一個發電機模型替代全部的恒速發電機計算電能參數。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)根據風場多年的監測記錄數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電機的等效發電機模型中，計算電能參數。

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，人們習慣上將用于人員培訓目的的仿真系統稱為仿真機。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在數學模型精度、人機界面逼真度和環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的特點。

4.1電力系統仿真機應用現狀

電力工業涉及能量轉換、電力傳輸與調度等生產環節，產品具有不可見、不能直接存儲的突出特點。發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的高效率，電力工業裝備向大容量、高參數方向發展，系統更加復雜，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。但由于電力工業設備昂貴，且具有連續作業的生產特點，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，電力系統仿真機的普及率和產業化程度居各行業之首，并代表了國內仿真行業的技術水平。

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展方向，并直接推動了電力系統仿真機的普及。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、地區調度以及電網仿真機陸續投入使用，培訓仿真機已應用于電力生產與調度的各個環節。