【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风力发电建模，具体涉及一种风电场全链路仿真系统和仿真方法。
技术介绍
1、随着全球能源结构的转型，风电作为清洁可再生能源的重要组成部分，其发展速度日益加快。得益于风电技术的持续进步和成本的有效降低，风电已成为众多国家能源体系中的关键要素之一。在推动风电产业发展的过程中，大规模风电场的建设和运营成为了新的焦点。然而，这一进程中伴随着一系列的技术挑战，这些挑战不仅关系到风电场自身的高效运行，也直接影响着电力系统的整体性能。
2、在现有的风电场建设和运营中，主要面临如下几个方面的技术难题：首先，大规模风电接入电网可能引发电网稳定性的问题，这是因为风电的不连续性和不可预见性容易导致电网频率和电压出现波动；其次，风电场内部风机间的尾流效应显著，这种现象会导致下风向的风机接收较低的风速，进而影响整个风电场的发电效率；最后，风电场与外部电网之间的协调机制尚不完善，这涉及到风电场的功率预测准确性、频率调节能力和电压控制水平等方面。针对上述问题，当前的研究通常依赖于特定领域的仿真模型，例如气动-机械耦合的多体动力学分析、机组控制的气动-机械-电气建模以及风电并网的动态或静态仿真等。然而，这些模型往往只能覆盖有限的仿真范围，缺乏对风电场复杂环境下的全面描述能力，尤其是对于多时空尺度上的动态交互过程难以实现准确模拟。因此，亟需开发一种能够涵盖从流场到电网全链路特性的风电场仿真系统，以满足更深层次的研究需求和技术实践。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种风电场全链路仿
2、为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供了一种风电场全链路仿真系统，其特征在于，包括：
4、电网仿真模块、控制模块、电气仿真模块、机械仿真模块、气动仿真模块和流场仿真模块；
5、电网仿真模块基于预先建立的风电场-电网仿真模型运行，用于进行电力调度模拟并生成调度指令；
6、控制模块用于接收调度指令并生成风电场的控制指令；
7、流场仿真模块用于计算风电场的流场数据；
8、气动仿真模块用于根据控制指令生成风机的控制信号；
9、机械仿真模块基于风机机械部分模型运行，用于根据流场数据和控制信号实现风机机械部分仿真；
10、电气仿真模块基于风机电气部分模型运行，用于根据控制信号实现风机电气部分仿真；风机机械部分模型和风机电气部分模型均是风电场-电网仿真模型中风电场仿真模型的子模型。
11、进一步的，电网仿真模块包括：电网调度模拟系统和风电场-电网仿真模型；
12、风电场-电网仿真模型包括电网详细模型和风电场集群模型；
13、风电场集群模型用于对风电场群进行仿真模拟；
14、电网详细模型用于对风电场群接入的电网进行仿真模拟；
15、电网调度模拟系统用于基于电网详细模型和风电场集群模型进行电力调度模拟，并生成调度指令。
16、进一步的，控制模块包括：风电场场控系统；
17、风电场场控系统用于接收调度指令和风电场中风机的偏航角数据，并生成场级控制指令作为控制指令，以实现风电场场级控制模拟。
18、进一步的，控制模块包括：群控装置和风电场场控系统；
19、群控装置用于实现电力调度过程中风电场和电网之间的协调并根据调度指令生成各风电场的调度控制指令，以实现风电场群的多目标集群控制；
20、风电场场控系统用于接收调度控制指令和风电场中风机的偏航角数据，并生成场级控制指令作为控制指令，以实现风电场场级控制模拟。
21、进一步的，还包括：风电场监控系统；
22、风电场监控系统用于获取风电场群的电气量数据并发送至控制模块。
23、进一步的，电气量数据至少包括：风电场内各风机的有功功率、无功功率和各节点电压。
24、进一步的，流场仿真模块包括：尾流模拟链接库运行装置；
25、尾流模拟链接库运行装置用于根据场群入流风速数据计算风电场中各风机的入流风速，并将入流风速作用于风机机械部分模型。
26、进一步的，气动仿真模块包括：风机主控链接库运行装置和风机变流器控制链接库运行装置；
27、风机主控链接库运行装置用于将风机的偏航角数据发送至控制模块，并接收来自于控制模块的控制指令；还用于根据控制指令和风机机械部分模型的偏航角和桨距角数据生成偏航和变桨指令作为控制信号以及生成功率指令；
28、风机变流器控制链接库运行装置用于根据功率指令和风机电气部分模型的电气量数据生成风机变流器的控制脉冲信号。
29、进一步的，还包括：信息交互模块；
30、信息交互模块包括104规约、modbus通讯协议和光纤通讯；
31、104规约和modbus通讯协议用于实现风电场内部和风电场与电网之间的数据通讯；
32、光纤通讯用于实现风机模型和各个仿真模块之间的数据传输。
33、第二方面，本专利技术提供一种风电场全链路仿真方法，基于如第一方面的风电场全链路仿真系统实现，包括如下步骤：
34、通过电网调度模拟系统生成调度指令；
35、通过控制装置接收调度指令并生成控制指令；
36、通过流场仿真模块计算风电场的流场数据；
37、通过气动仿真模块接收控制指令并生成控制信号；
38、通过机械仿真模块接收控制信号和流场数据并执行，以实现风机机械部分仿真；
39、通过电气仿真模块接收控制信号并执行，以实现风机电气部分仿真。
40、综上，本专利技术提供了一种风电场全链路仿真系统，该仿真系统包括电网仿真模块、控制模块、电气仿真模块、机械仿真模块、气动仿真模块和流场仿真模块；电网仿真模块基于预先建立的风电场-电网仿真模型运行，用于进行电力调度模拟并生成调度指令；控制模块用于接收调度指令并生成风电场的控制指令；流场仿真模块用于计算风电场的流场数据；气动仿真模块用于根据控制指令生成风机的控制信号；机械仿真模块基于风机机械部分模型运行，用于根据流场数据和控制信号实现风机机械部分仿真；电气仿真模块基于风机电气部分模型运行，用于根据控制信号实现风机电气部分仿真；风机机械部分模型和风机电气部分模型均是风电场-电网仿真模型中风电场仿真模型的子模型。本专利技术通过该仿真系统，实现对流场-气动-机械-电气-控制-电网全链路的模拟，可以反映风电场复杂流场和机组、场内外电网及控制的多时空尺度动态耦合特性。
41、本专利技术还提供了一种风电场全链路仿真方法，该方法在实施时具有与上述仿真系统相同的效果，在此不再赘述。
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1.一种风电场全链路仿真系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的风电场全链路仿真系统，其特征在于，所述电网仿真模块包括：电网调度模拟系统和风电场-电网仿真模型；
3.根据权利要求1所述的风电场全链路仿真系统，其特征在于，所述控制模块包括：风电场场控系统；
4.根据权利要求1所述的风电场全链路仿真系统，其特征在于，所述控制模块包括：群控装置和风电场场控系统；
5.根据权利要求3或4所述的风电场全链路仿真系统，其特征在于，还包括：风电场监控系统；
6.根据权利要求1所述的风电场全链路仿真系统，其特征在于，所述电气量数据至少包括：风电场内各风机的有功功率、无功功率和各节点电压。
7.根据权利要求1所述的风电场全链路仿真系统，其特征在于，所述流场仿真模块包括：尾流模拟链接库运行装置；
8.根据权利要求1所述的风电场全链路仿真系统，其特征在于，所述气动仿真模块包括：风机主控链接库运行装置和风机变流器控制链接库运行装置；
9.根据权利要求1所述的风电场全链路仿真系统，其特征在于，还包括：
10.一种风电场全链路仿真方法，其特征在于，基于如权利要求1-9中任一项所述的风电场全链路仿真系统实现，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种风电场全链路仿真系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的风电场全链路仿真系统，其特征在于，所述电网仿真模块包括：电网调度模拟系统和风电场-电网仿真模型；
3.根据权利要求1所述的风电场全链路仿真系统，其特征在于，所述控制模块包括：风电场场控系统；
4.根据权利要求1所述的风电场全链路仿真系统，其特征在于，所述控制模块包括：群控装置和风电场场控系统；
5.根据权利要求3或4所述的风电场全链路仿真系统，其特征在于，还包括：风电场监控系统；
6.根据权利要求1所述的风电场全链路仿真系统，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡希鹏，朱益华，涂亮，罗超，胡斌江，余佳微，刘宇嫣，汤雨葭，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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