2.5 仿真算例

2.5.1 风速模拟

平均风速为11m/s时，风速标准差为2.27m/s，通过式（2-11）计算可以得到威布尔参数k＝5.6，c＝12m/s，根据式（2-16）生成随机风速模型，如图2-12所示。

表2-2给出了组合风速模型参数，根据式（2-17）～式（2-21）建模，可得到基本风速为8m/s并含有阵风、渐变风和随机风速时间序列的组合风速模拟数据，如图2-13所示。

图2-12 平均风速为11m/s的威布尔分布风速模型

图2-13 组合风速模型仿真结果

2.5.2 风力机特性模拟

表2-3列举了三种类型风力机C_p（λ，β）曲线的C₁—C₉参数，根据式（2-28）可计算得到C_p（λ）曲线，如图2-14所示。

图2-14 风力机特性曲线C_p（λ）的数值模拟

2.5.3 轴系模型仿真

在定速风力发电机组的仿真系统中，分别采用单质块模型和双质块模型进行了风速突变时的仿真分析，对比了这两种模型对轴系特性模拟的区别。发电机惯性时间常数H_g＝0.75，风轮惯性时间常数H_t＝3，轴系的总刚度K_s＝0.65pu，风速在并网4s后由11m/s突变为8m/s。采用单质块模型和双质块模型时的仿真结果分别如图2-15、图2-16所示。

图2-15（一） 采用单质块轴系模型时的仿真结果

图2-15（二） 采用单质块轴系模型时的仿真结果

图2-16（一） 采用双质块轴模型的定速机组的仿真结果

图2-16（二） 采用双质块轴模型的定速机组的仿真结果

由图2-15和图2-16所示的仿真结果可以看出，采用双质块模型时机组仿真中转速、转矩和功率在启动和风速突变时的振荡幅度和持续时间要明显长于单质块模型仿真系统。该振荡是由风力发电机组的弹性轴系在两端力矩发生变化时产生的，且刚度系数K_s越小，轴系振荡越剧烈。只有采用双质块模型才能模拟风力发电机的弹性轴系，从而更准确反映系统的动态特性。