由于日趨嚴(yán)重的環(huán)境問題以及風(fēng)能利用的成本低廉和技術(shù)成熟等原因，風(fēng)力發(fā)電成為電力系統(tǒng)中相對(duì)增長(zhǎng)最快的新能源發(fā)電技術(shù)，發(fā)展風(fēng)電成為改善電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行極為重要的措施。近幾年，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量和風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)規(guī)模都日益擴(kuò)大，但風(fēng)力的隨機(jī)性和間歇性會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響。因此對(duì)于含有風(fēng)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)，需要建立正確的風(fēng)電場(chǎng)數(shù)學(xué)模型和進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)的短期風(fēng)速預(yù)測(cè)。 首先，運(yùn)用時(shí)間序列和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的預(yù)測(cè)方法，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速序列進(jìn)行短期預(yù)測(cè)。該方法用時(shí)間序列模型來(lái)選擇神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入變量，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別運(yùn)用了BP和GRNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)使用時(shí)間序列結(jié)合GRNN網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)效果比較令人滿意，其對(duì)風(fēng)電場(chǎng)和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性運(yùn)行具有重要的意義。 其次，建立了風(fēng)速、風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型。風(fēng)電機(jī)組的數(shù)學(xué)模型主要包括風(fēng)力機(jī)模型、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)模型和異步發(fā)電機(jī)模型，仿真分析了風(fēng)電機(jī)組對(duì)于風(fēng)速的響應(yīng)。在風(fēng)電場(chǎng)模型研究中，考慮了尾流效應(yīng)因素，風(fēng)電場(chǎng)中各臺(tái)風(fēng)機(jī)位置處的風(fēng)速并不相同，因此研究了風(fēng)能分布的Jensen模型和Lissaman模型，并進(jìn)行了案例計(jì)算分析，結(jié)果表明了風(fēng)能分布模型在大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)模型分析中的重要性。本文還提出了風(fēng)電場(chǎng)等值模型的建立，降低了仿真研究的復(fù)雜性，使得分析大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行成為可能。 最后，實(shí)現(xiàn)了包含風(fēng)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算，采用牛頓—拉夫遜法極坐標(biāo)形式的方法，為研究風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)定性運(yùn)行提供了前提條件。同時(shí)提出了基于電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析的風(fēng)電場(chǎng)穿透功率極限計(jì)算方法，并揭示了頻率波動(dòng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響。
