風力發(fā)電系統(tǒng)建模與仿真畢業(yè)論文-文庫吧
2025-07-24 20:06 本頁面
【正文】 m in1 2 ????yNi ii Ff （ 23） 算出威布爾分布參數(shù) A 、 K 的近似值。從而得到風速風頻特性的數(shù)學模型，進而得到風電場風能資源分布和評估、風力發(fā)電機組選型和發(fā)電量的預測以及風電場并網對系統(tǒng)的影響分析。 風速模型 通常用四種成分的風速來模擬實際風速：基本風 wbv 、陣風 wgv 、漸變風和隨機風。 （ 1） 基本風 wbv 基本風反映了風場平均風速的變化，風力發(fā)電機向電網輸送功率的大小主要由基本風決定，它的測得由風電場測風所得的威布爾分布參數(shù)近似確定。一般認為基本風在一段時間內不隨時間變化，可取常數(shù)。 ?????? ???? KAvwb 11 （ 24） 圖 21 基本風隨時間變化曲線圖 （ 2） 陣風 wgv 陣風為描述風速突然變化的特性，可假設在該段時間內風速具有余弦特性。 ????? ????????? ???????? ???其他時間02c o s12 111m a x GGGGGwgTTtTT TtGv ? （ 25） 式中， maxG —— 陣風幅值（ sm/ ）； GT —— 陣風周期（ s ）； GT1 —— 陣風開始時刻（ s ）。 圖 22 陣風隨時間變化曲線圖 （ 3） 漸變風 wrv 漸變風用以描述風場穩(wěn)態(tài)能量隨時間緩慢變化的過程，以風速由小變大為例，漸進風可用下式模型： ??????????????????RRRRRRRRRRRwrTTtTRTtTRTT TtTTtTtv22m a x21m a x121210 或 （ 26） wbv t 式中， maxR —— 漸變風的最大值； RT1 —— 漸變風開始時刻； RT2 —— 漸變風結束時刻； RT —— 漸變風保持時間。 圖 23 漸變風隨時間變化曲線圖 （ 4） 隨機風 隨機風表示風速變化的隨機特性：隨機噪聲風速。 ? ?? ??? ??? ni iiiVwn tSv 1 21 )c o s (2 ? ? ?3422212?????????????????????iiNiVFwwFKwS wiwi ??? )( （ 27） 式中， iw —— 第 i 個分量的角頻率； w? —— 隨機分量的離散間距； i? —— 在 0~ ?2 間服從均勻概率密度的隨機變量； NK —— 地表粗糙系數(shù)，一般取 ； F —— 擾動范圍（ 2m ）； ?—— 相對高度的平均風速（ sm/ ）； )(iVwS —— 風速隨機分量分布譜密度（ sm/2 ），通過對其積分便可得短期風速數(shù)據(jù)。 （ 5） 合成風速 模擬實際作用在風力機上的風速為： wnwrwgwbw vvvvv ???? （ 28） （ 6）綜合 風速模型 VwESW i n d S o u r c eG u s tM e a nR a m pN o i s e Vw 圖 24 綜合風速模型 輸入參數(shù)如下： ① 基本風： smvwb /9? 。 ② 陣風： smv /2max ? ， sTIG 3? ， sTG 1? ，數(shù)量為 1。 ③ 漸變風： smv /2max ? ， sTIR 4? ， sTR 1? ，數(shù)量為 . ④ 隨機風： ?NK ， 22020mF? ， 50?n 。 仿真結果如下： 圖 25 綜合風速模型仿真結果 在前面我們已經討論過，風是近似的服從威布爾分布，也就是說，近似的服從正態(tài)分布。 如圖 25 所示 ,在沒有外力風速的情況下，由于受隨機噪聲風的影響，風速的曲線波動很大，在 3s 和 4s 時分別又受到陣行風與漸變風的影響，波形也出現(xiàn)了相應的波動，其綜合風速的最大值可達到 。所示 說，用以上的四個風的分量在一定的程度上是可以大體的描述風的波形，但在一些細節(jié)上還需要進一步 修正，所以它的使用范圍是有限的，只是可以用在一些要求的精確程度不高的模型的仿真。 風力機建模與分析 風力機能量轉換過程 風力機能量轉換模型的功率及轉矩計算公式是根據(jù)流體力學中氣流的動能計算公式，并結合貝茲理論得到的，詳見資料 [4]。風力機簡化模型如下： 圖 26 風力機簡化模型 風力機，風能的吸收和轉換裝置。傳動裝置主要包括輪轂、齒輪箱和傳動軸，起連接和傳動作用。發(fā)電機，能量轉換裝置。在變槳距風機中還應包括槳距角控制環(huán)節(jié)。 能量轉換過程是：風能→機械 能→電能。 由文獻 [6]得，風力機軸上的輸出機械功率為： ? ????? ,21 32 Pw CvRP ? （ 29） 式中， ?
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