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风电变流技术 SiC器件 ★ 5.0

基于物理信息学习的风电场双机等效模型用于大规模电力系统稳定性研究

Physics-Informed Learning Based Wind Farm Two-Machine Aggregation Model for Large-Scale Power System Stability Studies

作者 Hongyi Wang · Zhe Yang · Wenfa Kang · Pingyang Sun · Georgios Konstantinou · Zhe Chen
期刊 IEEE Transactions on Power Systems
出版日期 2024年5月
技术分类 风电变流技术
技术标签 SiC器件
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 风电场 聚合建模方法 暂态分析 PDE - FIND算法 精度可调聚合模型
语言:

中文摘要

风电场(WFs)中风力发电机组(WTs)的聚合可以减轻建模和计算负担,但也可能降低精度。此外,在电力系统扰动下,可能难以准确确定风力发电机组的动态行为。本文基于两阶段方法,提出了一种用于电力系统暂态分析的风电场新型聚合建模方法。在第一阶段,树状图算法生成一个简单通用的模型(GM);在第二阶段,使用针对风电场定制的偏微分方程非线性动力学函数识别(PDE - FIND)算法对通用模型进行细化,以提高初始通用模型的精度。对PDE - FIND算法的动态库进行重新构建,使其包含可能用于表达功率误差方程的变量。同时,还提出了一种面向需求的算法,以提取最关键的变量,并生成一个可调整精度的聚合模型(AM),该模型能够在精度和简单性之间取得平衡。通过对通用模型和所提出的聚合模型进行广泛比较,验证了所提方法的有效性。

English Abstract

Aggregation of wind turbines (WTs) in wind farms (WFs) can reduce modeling and computation burden, but it may also reduce accuracy. Furthermore, it may be difficult to accurately determine the dynamic behaviors of WTs under power system disturbances. This paper proposes a novel aggregation modeling method of WFs for power system transient analysis, based on a two-stage approach. In the first stage, a dendrogram algorithm generates a simple and generic model (GM), while in the second stage, the GM is refined using a WF-tailored partial differential equation functional identification of nonlinear dynamics (PDE-FIND) algorithm to improve the accuracy of the initial GM. The dynamic library of the PDE-FIND algorithm is reformulated to contain variables that are likely to be used in expressing the power error equations. A requirements-oriented algorithm is also proposed to extract the most critical variables and generate a precision-adjustable aggregation model (AM) that balances accuracy and simplicity. The effectiveness of the proposed method is validated by extensive comparisons between GMs and the proposed AM.
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SunView 深度解读

该物理信息学习的双机等效建模技术对阳光电源的大型风电场解决方案具有重要参考价值。可直接应用于公司ST系列储能变流器的GFM控制优化,提升其在风电接入场景下的稳定性控制性能。同时该方法的物理约束融合思路可启发SG系列光伏逆变器的群控算法优化,特别是在大规模光储风多能互补电站中的协调控制。建议在PowerTitan储能系统的VSG控制中引入类似的物理信息学习方法,提升系统动态特性建模精度。这对提升阳光电源在新能源电站智能控制领域的技术竞争力具有积极意义。