(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 202211080224.9 (22)申请日 2022.09.05 (71)申请人 国网冀北电力有限公司电力科 学研 究院 地址 100045 北京市西城区地 藏庵南巷1号 申请人 国家电网有限公司 (72)发明人 槐青　季一润　袁茜　宋鹏　 胡应宏　赵媛　高静　谢丽芳　 (74)专利代理 机构 天津浆果知识产权代理事务 所(普通合伙) 12240 专利代理师 王龑 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 113/04(2020.01) G06F 113/06(2020.01) (54)发明名称 基于虚拟同步型风力发电机组的风电场动 态聚合建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于虚拟同步型风力发 电机组的风电场动态聚合建模 方法， 包括以下步 骤： 利用虚拟同步型风机模型模拟传统同步发电 机外特性； 将并联汇流后各台同步型风机模型中 的机电动态方程和机端电压稳态方程， 分别用统 一的聚合方程组进行表征； 给出了同步型风机模 型应设置的虚拟惯量、 阻尼系数以及虚拟同步阻 抗的求解方法； 得到的风机模型并网频率、 电压 动态响应特性在虚拟惯量、 阻尼系数的约束下具 备一致性。 本发 明通过机组小信号建模提出了虚 拟同步型风机在机电时间常数内的聚合方法， 推 导了风电机组并联汇流后的机端电压方程、 虚拟 同步轴方程及其聚合公式， 将同步型风机模型中 的机电动态方程 以及机端电压稳态方程用统一 的聚合方程组表征。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 115455687 A 2022.12.09 CN 115455687 A 1.一种基于虚拟同步型风力发电机组的风电场动态聚合建模方法， 其特征在于： 包括 以下步骤： (A)利用虚拟同步型风机模型模拟传统同步发电机 外特性； (B)将并联汇流后各台同步型风机模型中的机电动态方程， 用统一的聚合方程组进行 表征； (C)将并联汇流后各台同步型风机模型中的机端电压稳态方程， 用统一的聚合方程组 进行表征； (D)给出了各台同步型风机模型应设置的虚拟惯量、 阻尼系数以及虚拟同步阻抗的求 解方法； (E)得到的各台同步型风机模型并网频率、 电压动态响应特性在虚拟惯量、 阻尼系数的 约束下具备一致性。 2.根据权利要求1所述的基于虚拟同步型风力发电机组的风电场动态聚合建模方法， 其特征在于： 步骤(A)利用虚拟同步型风机模 型模拟传统同步 发电机外特性中， 风场中各同 步型风机模型采用单位功率因数输出方式运行， 各同步型风机模型采用并联汇合的方式加 以连接。 3.根据权利要求1所述的基于虚拟同步型风力发电机组的风电场动态聚合建模方法， 其特征在于： 步骤(C)将并联汇 流后各台同步型风机模型中的机端电压稳态方程， 用统一的 聚合方程组进行表征， 具体过程如下： 首先， 机组1与机组2是位于汇流线末梢的两台机组； 然后， 利用机组1与机组2当前风速下 的MPPT功率值P1、 P2作为方程的权重， 得到两机组 其功率汇合处的端电压表达式， 再后， 端电压表达式u1具体如下： P1·u1＝‑P1·j(Xs1+Xl1)i1+P1·eo1 P2·u1＝‑P2·jXs2i2+P2·eo2 式中， Xs为机端等效阻抗； Xlk为第k台机组对应的汇流线阻抗； eok为第k个风机的机端内电势； ik为第k个机组的输出电流； 最后， 根据端电压表达式得到聚合电压方程。 4.根据权利要求3所述的基于虚拟同步型风力发电机组的风电场动态聚合建模方法， 其特征在于： 所述机组1与机组2的功率汇合处为汇流线中第1个汇流 点。 5.根据权利要求3所述的基于虚拟同步型风力发电机组的风电场动态聚合建模方法， 其特征在于： 根据端电压表达式得到聚合电压方程， 具体过程如下： 首先， 并联机组的阻抗匹配程度决定 了其端电压的动态可聚合 性， 然后， 令P1(Xs1+Xl1)＝P2Xs2， 得聚合电压方程： 6.根据权利要求5所述的基于虚拟同步型风力发电机组的风电场动态聚合建模方法， 其特征在于： 步骤(C)将并联汇 流后各台同步型风机模型中的机端电压稳态方程， 用统一的权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115455687 A 2聚合方程组进行表征， 还 包括基于以上聚合电压方程， 得到任一汇流 点电压方程。 7.根据权利要求6所述的基于虚拟同步型风力发电机组的风电场动态聚合建模方法， 其特征在于： 所述得到任一汇流 点电压方程， 具体过程如下： 首先， 设每条汇流线存在n台机组， 则第h ‑1个汇流点的电压聚合条件为： 式中， 2≤h≤n； 然后， 由于系统只有n台机组， 可 得任一汇流 点电压方程： 8.根据权利要求1所述的基于虚拟同步型风力发电机组的风电场动态聚合建模方法， 其特征在于： 步骤(C)将并联汇 流后各台同步型风机模型中的机端电压稳态方程， 用统一的 聚合方程组进行表征， 还 包括以下内容， 首先， 需要在并 网点处的等效同步电抗 为Xa s时； 然后， 按聚合条件反向递推计算， 各机组的机端等效电抗Xs需要满足迭代规律公式， 其 使得各机组输出功率在等效输出阻抗及汇流线上产生的总电压降可以反 映风场并网功率 在 上的电压降。 9.根据权利要求8所述的基于虚拟同步型风力发电机组的风电场动态聚合建模方法， 其特征在于： 所述迭代规 律公式， 具体如下： 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115455687 A 3