1980 年代初,國外學者開始將仿真方法用于風電機組的的性能研究[1],其后,仿真技術在風力發(fā)電系統(tǒng)的應用范圍逐漸拓展。目前,從風電關鍵設備和控制系統(tǒng)的設計、制造、性能測試與研究,風電機組或風電場運行分析等各個方面均有仿真技術的應用。仿真技術的應用在很大程度上替代了傳統(tǒng)的利用實際設備開展的設計檢驗等手段。主要的研究方向整理如下。
1)風能特性仿真,反映風能的位置分布和時間變化特性。風特性仿真結果將用于風力發(fā)電機組或風電場的仿真分析中,是風電仿真研究的基礎。
2)風力發(fā)電機組仿真,仿真特定風力機組在風能變化下輸出電能的變化規(guī)律,分析其特性,尋找設備本身存在的不足,提供改進建議。表征電能特性的參數(shù)主要包括有功功率、無功功率、電壓和頻率。
3)控制系統(tǒng)仿真,建立待檢驗的控制系統(tǒng)的仿真模型和控制對象的仿真模型,建立模型間的相互聯(lián)系。改變仿真風電機組的風能參數(shù)或工作狀態(tài),測試在各種不同運行方式下控制系統(tǒng)的動作特性和工作效果,尋找控制系統(tǒng)設計中存在的問題,改進設計后修正仿真模型進一步驗證,直到控制系統(tǒng)滿足設計和運行要求。
4)風電場仿真,針對特定風電場的具體風能特性和實際(或規(guī)劃設計)安裝的風電機組情況,建立整個風電場的仿真模型。研究風能變化、風機介入或退出系統(tǒng)對風電場電能特性的影響,進而分析風電場建設的可行性,分析風電場不同運行方式下對電力系統(tǒng)的影響,或用于運行人員培訓,提高風電場運行管理水平。
國內利用仿真技術開展風電系統(tǒng)研究的起步較晚,公開發(fā)表的仿真研究成果不多,尚未形成氣候。近幾年情況在發(fā)生變化,更多的研究人員已經(jīng)將仿真技術引入風電系統(tǒng)的研究工作中,相信近期內將會有更多的高水平仿真研究成果發(fā)表,并能有力促進風電產業(yè)的技術進步。