(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211271121.0 (22)申请日 2022.10.17 (71)申请人 华能山东发电有限公司 地址 250014 山东省济南市历下区经十路 14900号 申请人 华能沾化 新能源有限公司 (72)发明人 丁杨　唐培全　王晓磊　李小伟　 张文奎　王宝文　李永春　王俊杰　 于腾云　徐昕光　王志远　徐磊　 (74)专利代理 机构 济南诚智商标专利事务所有 限公司 3710 5 专利代理师 李修杰 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01)G06Q 50/06(2012.01) G06F 113/06(2020.01) (54)发明名称 一种风电场发电能力评估方法及系统 (57)摘要 本申请公开了一种风电场发电能力评估方 法及系统， 该方法包括： 搭建风电场全环节运行 模拟平台； 根据设定的分析时段和设定的仿真步 长， 利用所述风电场全环节运行模拟平台进行风 电场运行仿真， 生成风电场发电过程中的各时间 序列； 对所述各时间序列进行统计分析， 获取风 电场发电能力评估结果。 该系统包括： 风电场全 环节运行模拟平台、 仿真模块和统计分析模块。 通过本申请， 能够有效提高风电场发电能力评估 的精度和准确性， 提高评估效率。 权利要求书4页 说明书12页 附图4页 CN 115510677 A 2022.12.23 CN 115510677 A 1.一种风电场发电能力评估方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 搭建风电场全环节运行模拟平台， 所述风电场全环节运行模拟平台中包括： 风资源模 型、 多风电机组影响模型、 多个并联连接的风机模 型、 并网电气系统模 型、 储能设备模型、 风 电场集控系统模型以及并网要求与调节模型， 所述风资源模型以地形地貌数据和历史风速 数据为输入， 以风电场各 处风速分布为输出， 用于计算风机安装位置处的风能大小， 所述多 风电机组影响模型用于描述多台风机捕捉风功 率后的交互影响， 任一所述风机模型用于描 述输入风速与发电机输出功 率之间的关系， 所述并网电气系统模型用于描述电能在风电场 内部汇集、 变换以及 并网的过程， 所述储能设备模型用于描述储能设备改变储能充放电功 率辅助调整风电场并网总功 率的过程， 所述风电场集控系统模型用于描述风机出力和储能 充放电功率的协调控制， 所述并网要求与调节模型用于风电场并网规范和调节指 令的规则 化和量化， 其中， 所述 风机包括 风力机和发电机； 根据设定的分析时段和设定的仿真步长， 利用所述风电场全环节运行模拟平台进行风 电场运行仿 真， 生成风电场发电过程中的各时间序列， 所述各时间序列包括： 风电场并网功 率序列、 损耗序列以及原 始风能序列； 对所述各时间序列进行统计分析， 获取风电场发电能力评估结果。 2.根据权利要求1所述的一种风电场发电能力 评估方法， 其特征在于， 所述搭建风电场 全环节运行模拟平台包括： 建立风资源模型； 根据所述风资源模型输出的风电场各处风速分布和各机组出力， 建立多风电机组影响 模型； 根据风机可靠性、 风电转换 特性和风机控制特性， 构建多个并联 连接的风机模型； 利用各风电机组的汇集线路拓扑、 风电场主接线拓扑以及各线路电气参数， 建立并网 电气系统模型； 利用储能设备剩余电量变化方程式E(k)＝E(k ‑1)ηE+ΔTHin(k)ηin‑ΔTHout(k)/ηout， 建 立储能设备模型， 其中， E(k)和E(k ‑1)分别为电储能设备k时刻和k ‑1时刻的剩余能量， Hin (k)和Hout(k)分别为k时刻储能设备充电和放电功率， ηE为储能设备电量耗散率、 ηin和 ηout分 别为储能设备充电和放电效率， ΔT为时段长度； 根据风电场 集控系统调节指令分解策略和备用容量分解策略， 建立风电场 集控系统模 型； 建立并网要求与调节模型， 所述并网要求与调节模型用于根据风电场并网规范将所获 取的并网要求规则化和量化 ， 其中 ， 风电 场功率波动率要求规则化公式为 ： 风电场一次调频要求规则化公式为： Prev(k)＝λP(k)， Pmax (k+1)、 Pmin(k+1)为第k+1时刻允许的风电场最大和最小出力， 为仿真步长下允 许的最大增长功率和最大降低功率， Prev(k)为第k时刻风电场需提供的有功功 率备用容量， λ为用容 量比例系数。 3.根据权利要求2所述的一种风电场发电能力 评估方法， 其特征在于， 所述根据风机可 靠性、 风电转换 特性和风机控制特性， 构建多个并联 连接的风机模型包括：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115510677 A 2采用频率 ‑持续时间法或时序蒙特卡洛法构建可靠性子模型， 所述可靠性子模型以风 机固有故障率/最大 无故障时间和已持续 运行时间为输入， 以风机可用状态为输出； 采用带控制变量的转换映射 函数法构建风电转换 特性子模型 所述风电转换特性子模型以控制指令、 风速及可控状 态为输入， 以机组出力为输出， 其中， vcutin、 vcutoff、 vr分别为切入风速、 切出风速和额定风 速， v为当前风速， Pr为额定风机出力， ηe为风机发电效率， ρ 为空气密度， R为风轮半径， β 为桨 叶节距角， CP为风能利用系数， λ为叶尖速比， PW为机组出力； 采用动态方程法构建风机控制子模型， 用于对风机控制规律、 响应速度以及调节特性 进行模拟。 4.根据权利要求2所述的一种风电场发电能力 评估方法， 其特征在于， 所述利用各风电 机组的汇集线路拓扑、 风电场主接线拓扑以及各线路电气参数， 建立并网电气系统模型， 包 括： 根据各风电机组汇集线路拓扑及电气参数计算 等值电阻， 形成汇集线路等 值模型； 根据集电线路拓扑、 风电场主接线拓扑和各线路电气参数计算等值电阻， 形成集电及 并网线路等 值模型。 5.根据权利要求2所述的一种风电场发电能力 评估方法， 其特征在于， 根据设定的分析 时段和设定的仿真步长， 利用所述风电场全环节运行模拟平台进行风电场运行仿真， 生成 风电场发电过程中的各时间序列的方法， 包括： 根据待仿真对象设置风电场仿真参数， 所述仿真参数包括： 风资源参数、 运行参数、 风 机可靠性与控制参数、 储能容量与最大功 率、 风电场电气参数、 风电场集控系统调节指 令分 解策略、 备用容 量分解策略、 并 网要求规范参数、 仿真步长以及仿真步数； 利用所述并网要求与调节模型生成仿真过程中的电网调节指令序列及规则化并网要 求， 并将仿真步数计数器置零； 利用风资源 模型、 多风电机组影响模型和多个风机模型， 计算得 出风机出力； 根据所述 风机出力和储能设备 出力， 利用电气等 值网络计算得 出电能损耗； 根据所述电能损耗， 确定风电场总并 网功率； 根据所生成的电网调节指令序列及规则化并网要求， 判断所述风电场总并网功率是否 满足设定的并 网规则和电网调节指令； 如果不满足设定的并网规则和电网调节指令， 则利用所述风电场 集控系统模型调 整风 电机组桨距角和储能充放电功率， 并重新利用风资源模型、 多风电机组影响模型和多个风 机模型， 计算得出更新后的风机出力， 直到风电场总并网功率满足设定的并网规则和电网 调节指令为止； 如果满足设定的并网规则和电网调节指令， 仿真计算器增加1， 并判断当前仿真步数是 否达到最大仿真步数； 如果达到最大仿真步数， 输出风电场过程中各仿真时刻的各时间序列；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115510677 A 3