2.5 仿真算例

2.5.1 風速模擬

平均風速為11m/s時，風速標準差為2.27m/s，通過式（2-11）計算可以得到威布爾參數k＝5.6，c＝12m/s，根據式（2-16）生成隨機風速模型，如圖2-12所示。

表2-2給出了組合風速模型參數，根據式（2-17）～式（2-21）建模，可得到基本風速為8m/s并含有陣風、漸變風和隨機風速時間序列的組合風速模擬數據，如圖2-13所示。

圖2-12 平均風速為11m/s的威布爾分布風速模型

圖2-13 組合風速模型仿真結果

2.5.2 風力機特性模擬

表2-3列舉了三種類型風力機C_p（λ，β）曲線的C₁—C₉參數，根據式（2-28）可計算得到C_p（λ）曲線，如圖2-14所示。

圖2-14 風力機特性曲線C_p（λ）的數值模擬

2.5.3 軸系模型仿真

在定速風力發電機組的仿真系統中，分別采用單質塊模型和雙質塊模型進行了風速突變時的仿真分析，對比了這兩種模型對軸系特性模擬的區別。發電機慣性時間常數H_g＝0.75，風輪慣性時間常數H_t＝3，軸系的總剛度K_s＝0.65pu，風速在并網4s后由11m/s突變為8m/s。采用單質塊模型和雙質塊模型時的仿真結果分別如圖2-15、圖2-16所示。

圖2-15（一） 采用單質塊軸系模型時的仿真結果

圖2-15（二） 采用單質塊軸系模型時的仿真結果

圖2-16（一） 采用雙質塊軸模型的定速機組的仿真結果

圖2-16（二） 采用雙質塊軸模型的定速機組的仿真結果

由圖2-15和圖2-16所示的仿真結果可以看出，采用雙質塊模型時機組仿真中轉速、轉矩和功率在啟動和風速突變時的振蕩幅度和持續時間要明顯長于單質塊模型仿真系統。該振蕩是由風力發電機組的彈性軸系在兩端力矩發生變化時產生的，且剛度系數K_s越小，軸系振蕩越劇烈。只有采用雙質塊模型才能模擬風力發電機的彈性軸系，從而更準確反映系統的動態特性。