5.4.2 风电场等效模型的建立及合理性验证
利用第3章建立的风电场尾流效应模型，计算每个风速和风向间隔内风电场每台风电机组的输入风速，选择风速步长为0.01m/s计算风电机组风速系数，得到风电场33×16×20的三维风速系数矩阵。在每一风向上，把风速系数相差小于且等于30的风电机组归为一组。根据5.2节研究的风电场静态等效和动态等效方法建立风电场等效模型。其中，在某几个风向上所建立的风电场等效模型如图5-8所示。若以每台等效风电机组的额定容量为基准容量，以额定电压作为基准电压，则风电场内每台等效风电机组的参数标幺值都相等，且与单台风电机组相同，见表5-1。
图5-8 几个风向上的风电场等效模型
图5-8 几个风向上的风电场等效模型（续）
表5-1 等效双馈变速风电机组的参数
在电力系统分析软件DIgSILENT/PowerFactory仿真平台上，任取某风向风电场等效模型为例，分别在风速波动和电网故障两种情况下进行仿真，并与风电场详细模型进行比较，验证所提出的风电场建模方法的合理性和有效性。如取风向为γ=3°进行仿真验证，风电场等效模型如图5-8a所示，各段等效线路Le1、Le2、Le3、Le4的长度分别为1.11km、5.58km、11.03km和79.02km。
1.风速波动
风电场输入风速如图5-9所示，根据第3章中研究的风电机组输入风速计算方法，在Matlab仿真平台上进行仿真可得风向为γ=3°时每台风电机组的输入风速如图5-10所示。
图5-9 风电场输入风速
图5-10 风向为γ=3°时每台风电机组的输入风速
风速波动时，分别采用风电场详细模型和图5-8a所示等效模型进行仿真，可得风电场的有功功率、无功功率和出口电压的变化情况，如图5-11所示。
图5-11 风速波动时风电场等效模型仿真的有功功率、无功功率和出口电压的变化情况
2.电网故障
在t=0时刻风电场出口处附近A点发生持续0.2s的三相短路故障，假设风速风向不变，分别采用风电场详细模型和图5-8a所示的风电场等效模型进行仿真，可得风电场输出的有功功率、无功功率、短路电流以及风电场电压的变化情况，如图5-12所示。
从图5-11和图5-12仿真结果可以看出，采用风电场等效模型和详细模型进行仿真所得风电场的动态特性非常相近。
图5-12 电网故障时风电场等效模型仿真的有功功率、无功功率、短路电流和风电场电压的变化情况