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摘 要：风力发电有其自身的特点和规律，在当前世界范围内的新能源发展和节能减排的环保政策背景之下，我国的风力发电的接入电网规划提上了议事日程，并以此规划为前提，建构了风力发电场接入的电网规划模型，在对相关指标的科学评价之下，使风力发电场的等效模型具有实用价值和功能。
关键词：风力发电场；规划；等效模型
随着国际范围内的能源问题和环境问题日益突出，风能作为一种清洁能源、低碳绿色能源而被人们所关注。我国的风电装机容量已经超过千万千瓦，未来的发展趋势将会有更多的风电装机容量，在这个趋势预测前提下，在风电大规模接入电网的条件下，我国的电网工作要进行科学合理的统筹规划，要在风电并网的思路下，合理地设计风力发电的规划，并建构有效的等效模型，以实现对风能的最大化利用。
1 DFIG风力发电场的系统分析
风力发电以典型的可再生能源发电模式被不断开发和应用，在电力电子技术不断進步和成熟的条件下，背靠背变流器励磁装置的DFIG成为了风力发电场的主流机型，DFIG风力发电场系统目前研究的重点在于风电场系统的稳定性以及大型风电场的等值方法等，并在我国智能电网不断推进的形势下，以风力发电为主的分布式电源并网容量显现出不断增大的趋势和倾向。本文以DFIG的数学等效模型为着眼点，探讨DFIG发电场系统的等效模型，并对其加以改进，从而系统地验证DFIG发电场系统的能力。
1.1 DFIG风力发电场的物理架构系统分析
在DFIG风力发电场的物理架构之中，其物理构件主要有风力机、发电机和双向变流器，它采用类似于感应电动机结构和参数的双馈发电机，这种双馈式风力发电场的架构及功率分布，如下图所示：
双馈式风力发电场架构及功率分布图
1.2 风力发电系统的模型
基于风力发电的规律及特点，可以建构风力发电模型，为风力发电接入电网规划奠定基础。
（1）风速模型
经过大量的实测得出相关的实测数据，对这些实测数据加以分析可以得知，风速的变化近似服从于Weibull分布，由此可以得到概率密度函数，用公式可以表述为：
在上式中，c表示韦伯尔分布的尺度参数；k表示形状参数。
（2）风力发电机组出力模型
风力发电机组的出力模型，主要涉及两个概念，即：发电功率P和风速v，这两者之间的关系可以用以下公式加以表述和描绘：
在上式之中，v主要表示风机轮毂部位的风速；Vet表示切入风速；V∞表示切出风速；Vt表示额定风速；Pt表示风机额定输出功率。
2 风力发电接入网规划相关指标分析
2.1 风力发电利用指标
为了开发我国的新能源，电网企业要将风电进行全额收购，为了充分体现出风力发电网络的输送性能，可以运用风力发电利用指标加以描绘和表示：
Q=F/P
在上式之中，F代表风力发电场实际负荷状态下的出力数据；P代表风力发电场的可出力数据。考虑到风力发电场出力数据与风速的分段关系，可以运用函数变量公式，对风力发电出力的期望值，进行计算，其计算公式为：
E[f（x，ξ）]=Σθf（x，ξ）
在上式之中，x代表风力发电场规划方案；ξ代表风速的随机变量；f（x，ξ）是目标函数，它代表风力发电场出力；θ代表变量ξ的分布函数。
2.2 风力发电综合指标
在风力发电接入网的规划之中，存在风力发电最大化利用和最小化建设成本之间的矛盾冲突，因而，可以建构风力发电综合指标，其公式可以表达为：
Z=CQ/L
在上述公式之中，Q代表风力发电利用指标；L代表风力发电建设成本；C代表系数。
3 风力发电场并网规划模型构建
3.1 能源法视角下的传统确定性规划模型
如果在模型构建时不考虑风力发电的随机性，而是按照最大出力的规划原则，在确保电力安全传输的前提下，力求建设成本最低，则可以构建如下风力发电场规划模型：
在上述公式之中，我们可以看到，minf（x）表示风力发电的建设最小成本；gj（x）≤0表示风力发电场的约束条件。
3.2 风力发电出力的随机性规划模型
考虑到风力发电存在随机变化的状态，传统的、确定性的公式已经无法真实表达风力发电场的实时状态，因而，需要在风力发电场的规划模型中，将出力随机变化值纳入到公式之中。具体表达如下：
在上述公式之中，ξ表示风力发电出力的随机变量；minf（x，ξ）代表风力发电场最小建设成本；gj（x，ξ）≤0代表风力发电线路的约束条件。
3.3 风力发电场的机会约束规划模型
这是在考虑约束条件中涵盖有随机变量的条件下，基于机会约束规划，而构建的风力发电场规划模型，可以用如下公式加以表达：
在上式之中，ξ表示风力发电场出力的随机变量；f（x，ξ）表示兼顾经济性指标E、风电利用指标 Q；maxf（x，ξ）代表最大化综合指标；gj（x，ξ）≤0代表线路约束条件。
参考文献
[1]兰宏光.变速恒频风力发电系统最大风能追踪研究[D].沈阳建筑大学，2013.
[2]王沐晗.基于LabVIEW的风电机组仿真研究[D].华北电力大学，2012.
（作者单位：中广核风电有限公司内蒙古分公司）
关键词：风力发电场；规划；等效模型
随着国际范围内的能源问题和环境问题日益突出，风能作为一种清洁能源、低碳绿色能源而被人们所关注。我国的风电装机容量已经超过千万千瓦，未来的发展趋势将会有更多的风电装机容量，在这个趋势预测前提下，在风电大规模接入电网的条件下，我国的电网工作要进行科学合理的统筹规划，要在风电并网的思路下，合理地设计风力发电的规划，并建构有效的等效模型，以实现对风能的最大化利用。
1 DFIG风力发电场的系统分析
风力发电以典型的可再生能源发电模式被不断开发和应用，在电力电子技术不断進步和成熟的条件下，背靠背变流器励磁装置的DFIG成为了风力发电场的主流机型，DFIG风力发电场系统目前研究的重点在于风电场系统的稳定性以及大型风电场的等值方法等，并在我国智能电网不断推进的形势下，以风力发电为主的分布式电源并网容量显现出不断增大的趋势和倾向。本文以DFIG的数学等效模型为着眼点，探讨DFIG发电场系统的等效模型，并对其加以改进，从而系统地验证DFIG发电场系统的能力。
1.1 DFIG风力发电场的物理架构系统分析
在DFIG风力发电场的物理架构之中，其物理构件主要有风力机、发电机和双向变流器，它采用类似于感应电动机结构和参数的双馈发电机，这种双馈式风力发电场的架构及功率分布，如下图所示：
双馈式风力发电场架构及功率分布图
1.2 风力发电系统的模型
基于风力发电的规律及特点，可以建构风力发电模型，为风力发电接入电网规划奠定基础。
（1）风速模型
经过大量的实测得出相关的实测数据，对这些实测数据加以分析可以得知，风速的变化近似服从于Weibull分布，由此可以得到概率密度函数，用公式可以表述为：
在上式中，c表示韦伯尔分布的尺度参数；k表示形状参数。
（2）风力发电机组出力模型
风力发电机组的出力模型，主要涉及两个概念，即：发电功率P和风速v，这两者之间的关系可以用以下公式加以表述和描绘：
在上式之中，v主要表示风机轮毂部位的风速；Vet表示切入风速；V∞表示切出风速；Vt表示额定风速；Pt表示风机额定输出功率。
2 风力发电接入网规划相关指标分析
2.1 风力发电利用指标
为了开发我国的新能源，电网企业要将风电进行全额收购，为了充分体现出风力发电网络的输送性能，可以运用风力发电利用指标加以描绘和表示：
Q=F/P
在上式之中，F代表风力发电场实际负荷状态下的出力数据；P代表风力发电场的可出力数据。考虑到风力发电场出力数据与风速的分段关系，可以运用函数变量公式，对风力发电出力的期望值，进行计算，其计算公式为：
E[f（x，ξ）]=Σθf（x，ξ）
在上式之中，x代表风力发电场规划方案；ξ代表风速的随机变量；f（x，ξ）是目标函数，它代表风力发电场出力；θ代表变量ξ的分布函数。
2.2 风力发电综合指标
在风力发电接入网的规划之中，存在风力发电最大化利用和最小化建设成本之间的矛盾冲突，因而，可以建构风力发电综合指标，其公式可以表达为：
Z=CQ/L
在上述公式之中，Q代表风力发电利用指标；L代表风力发电建设成本；C代表系数。
3 风力发电场并网规划模型构建
3.1 能源法视角下的传统确定性规划模型
如果在模型构建时不考虑风力发电的随机性，而是按照最大出力的规划原则，在确保电力安全传输的前提下，力求建设成本最低，则可以构建如下风力发电场规划模型：
在上述公式之中，我们可以看到，minf（x）表示风力发电的建设最小成本；gj（x）≤0表示风力发电场的约束条件。
3.2 风力发电出力的随机性规划模型
考虑到风力发电存在随机变化的状态，传统的、确定性的公式已经无法真实表达风力发电场的实时状态，因而，需要在风力发电场的规划模型中，将出力随机变化值纳入到公式之中。具体表达如下：
在上述公式之中，ξ表示风力发电出力的随机变量；minf（x，ξ）代表风力发电场最小建设成本；gj（x，ξ）≤0代表风力发电线路的约束条件。
3.3 风力发电场的机会约束规划模型
这是在考虑约束条件中涵盖有随机变量的条件下，基于机会约束规划，而构建的风力发电场规划模型，可以用如下公式加以表达：
在上式之中，ξ表示风力发电场出力的随机变量；f（x，ξ）表示兼顾经济性指标E、风电利用指标 Q；maxf（x，ξ）代表最大化综合指标；gj（x，ξ）≤0代表线路约束条件。
参考文献
[1]兰宏光.变速恒频风力发电系统最大风能追踪研究[D].沈阳建筑大学，2013.
[2]王沐晗.基于LabVIEW的风电机组仿真研究[D].华北电力大学，2012.
（作者单位：中广核风电有限公司内蒙古分公司）