一种风电分布式电源模型的建立方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种风电分布式电源模型的建立方法。
背景技术
[0002] 随着现代工业化的快速发展，人们的
能源的需求量越来越大，现有的能源已经很少了，现在世界上的电
力能源主要是依靠火力发电产生的，但是火力发电会释放出对环境有污染的气体和粉尘，对自然环境和人们的健康有很大的影响。为了减少火电的污染，人们积极的发展可再生、无污染的新能源，
风能就是人们看好的新能源之一。风能是
太阳能的另一种转换形式，我国现有的重要的
可再生能源之一，由于太阳光照射到地球表面，各个地区由于地形的差别所受热量不同，就会产生
温度差，使得大气中的空气产生
对流现象，虽然太阳能转化风能的
能量只有太阳能到达地球表面能量的百分之二，但是这些能量对于人类也是非常庞大的能源，而且风能的利用率比
水能利用率高很多。风能的优点是无污染、可再生的能源，对于现在的能源危机和环境问题有很大帮助，所以风能发电越来越受到人们的重视，
风力发电也成为世界各国科研人员研究的重点。
[0003] 人类对风能的开发和利用在很早以前就已经开始了，但是由于近代工业的发展使得火力、水利发电得到广泛的应用，还有人们对石油的开发和使用越来越依赖，也导致人们对风能的忽视，我国的风力发
电机组的研制开展的比较早，但是却没有得到重视和发展。到五十年代后期人们开始在我国各省研制千瓦级以下的风车，但后续工作跟不上，也没有得到重视。到七十年代由于能源使用紧张和环境污染严重等问题的加剧，风能又从新走入了人们的
视野，研制出大功率的风力
发电机组。内蒙古地区的风力发电使用效果最为明显，有效的解决了偏远地区和居住分散的农牧民的用电问题。
[0004] 风力发电技术的快速发展除了要归功于能源的需求以及环保压力的加大外，最主要的是风力发电本身所具有的巨大优势：施工周期短，其建设周期大概为18到36个月；对土地要求低；风
电场运行简单，风力发电具有经济性；风力发电技术相对成熟。
[0005] 同其他能源一样，风电也有局限性，主要表现在：风能的能量
密度小且不稳定，不能大量储存；风轮机的效率较低；对生态环境有影响，产生机械和电磁噪声；由于风能的随机性与间歇性，风电接入
电网时，影响电网的安全稳定运行；会对局部地区生态环境造成不确定影响。
[0006] 如今风力发电技术已经日渐成熟，微型和小型风力发电机已经得到了广泛的应用，虽然大型
风力发电机组的研制还是落后于国外，但我国也从国外引进了很多大型风力发电机组，所以我国还应加大对风能利用的技术研究工作。
[0007] 风力发电系统就是将风能通过风电机组
叶片的捕捉，将其转换为机械能，再经过
传动系统的作用，最终通过发电机将其转换为
电能的发电系统。分布式风力发电是解决“大机组、大电网、高
电压”无法到达边远农村、海岛的问题的重要途径。它能较好地满足这些地区发展时，对能源的要求。风力资源和其它资源相比具有“可再生、无污染、利用简单”等明显优势；但其也具有风能
能量密度低，随机性和
波动性大，风能地区差异大的缺点。风力发电机组主要有两种运行方式，保证其输出功率的
频率恒定。一种是“恒速恒频”方式，即保证发电机的转速恒定。另一种是“变速恒频”方式，即在发电机转速随风速变化的情况下，通过其他的手段保证电能频率的恒定。
发明内容
[0008] 本发明的目的在于提供一种形式简单，并且与实际风速拟合较好的风电分布式电源模型是建立方法。
[0009] 本发明的技术解决方案是：
[0010] 一种风电分布式电源模型的建立方法，其特征是：采用两参数威布尔分布模型；
[0011] 双参数威布尔分布的概率密度表达式为：
[0012]
[0013] 其中v为风速，k和c为威布尔分布的两个参数，k称作形状参数，c称作尺度参数；
[0014] 威布尔分布的参数和平均风速μ和标准差σ相关：
[0015]
[0016]
[0017] 每台风机都有设定的
切入风速vci、额定风速vr、
切除风速vco和额定功率Pr。当风速小于切入风速时，风机不启动；当风速位于切入风速和额定风速时，风机输出功率随着风速的增加而增加；当风速达到额定风速时，风机出力达到额定功率；当风速大于额定风速小于输出风速时，输出功率不再随风速的增加而变化，维持在额定功率不变；当风速大于
切出风速时，为了保护风机设备，风机停运，输出功率降为0；
[0018] 风力发电机输出功率和风速之间的函数表达式为：
[0019]
[0020] 式中，Pr为发电机额定功率，vci为输入风速，vr为额定风速，vco为输出风速，风电机输出功率的随机参数k1＝Pr/(vr-vci)，k2＝-k1vci；
[0021] 已知风速的分布后，即可通过式(3-5)计算风力发电系统的输出功率；风力发电系统的输出功率可以根据式(3-2)、式(3-4)表示为一组有功处理及相应概率的离散数据；如下式所示：
[0022] (a)当0
[0023]
[0024] (b)当vci
[0025]
[0026]
[0027] (c)当vr≤v
[0028]
[0029] 由式(3-5)、(3-8)可得到风力发电系统出力为0和额定功率时的概率，而对于其它点，由式(3-7)可得到对应的概率密度。
[0030] 本发明形式简单，并且与实际风速拟合性能好。
附图说明
[0031] 下面结合附图和
实施例对本发明作进一步说明。
[0032] 图1是本发明变速风力发电机组标准功率特性曲线示意图。
具体实施方式
[0033] 一种风电分布式电源模型的建立方法，采用两参数威布尔分布模型；
[0034] 双参数威布尔分布的概率密度表达式为：
[0035]
[0036] 其中v为风速，k和c为威布尔分布的两个参数，k称作形状参数，c称作尺度参数；
[0037] 威布尔分布的参数和平均风速μ和标准差σ相关：
[0038]
[0039]
[0040] 每台风机都有设定的切入风速vci、额定风速vr、切除风速vco和额定功率Pr；当风速小于切入风速时，风机不启动；当风速位于切入风速和额定风速时，风机输出功率随着风速的增加而增加；当风速达到额定风速时，风机出力达到额定功率；当风速大于额定风速小于输出风速时，输出功率不再随风速的增加而变化，维持在额定功率不变；当风速大于切出风速时，为了保护风机设备，风机停运，输出功率降为0；
[0041] 风力发电机输出功率和风速之间的函数表达式为：
[0042]
[0043] 式中，Pr为发电机额定功率，vci为输入风速，vr为额定风速，vco为输出风速，风电机输出功率的随机参数k1＝Pr/(vr-vci)，k2＝-k1vci；
[0044] 已知风速的分布后，即可通过式(3-5)计算风力发电系统的输出功率；风力发电系统的输出功率可以根据式(3-2)、式(3-4)表示为一组有功处理及相应概率的离散数据；如下式所示：
[0045] (a)当0
[0046]
[0047] (b)当vci
[0048]
[0049]
[0050] (c)当vr≤v
[0051]
[0052] 由式(3-5)、(3-8)可得到风力发电系统出力为0和额定功率时的概率，而对于其它点，由式(3-7)可得到对应的概率密度。
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