獨(dú)立離網(wǎng)光伏、仿真技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

    描述風(fēng)能特性的參數(shù)主要有風(fēng)速、風(fēng)向和風(fēng)密度。風(fēng)的密度主要取決于風(fēng)機(jī)所處的地理位置，氣候變化也會產(chǎn)生一定影響，對于特定風(fēng)機(jī)而言，風(fēng)密度可以直接取自測量數(shù)據(jù)，并可以忽略密度的變化；針對研究型的仿真應(yīng)用，風(fēng)向的變動可不予考慮，即假定風(fēng)力機(jī)一直跟蹤風(fēng)向的變化。因此，我們主要關(guān)注風(fēng)速的變化特性。
    風(fēng)因大氣環(huán)流形成，風(fēng)速是一個典型的隨機(jī)變量。若不考慮風(fēng)的方向性，風(fēng)速是其空間坐標(biāo)位置和時間的函數(shù)，即v=f(x,y,z,t)。我們將描述某一區(qū)域風(fēng)速的空域、時域分布變化特性的模型又稱為風(fēng)場模型（Wind Field Model）。嚴(yán)格說來，各空間位置上的風(fēng)速因風(fēng)的隨機(jī)性、風(fēng)場地形等因素影響而各不相同，因此，要建立一個準(zhǔn)確的風(fēng)場模型幾乎是不可能的，需要進(jìn)行一定的簡化處理。
    若風(fēng)場的地形相對平坦，周邊空曠，則基本可以認(rèn)為在同一高度層上整個風(fēng)場內(nèi)各點的風(fēng)速是相同的，這樣可以將風(fēng)場風(fēng)速的三維空間模型簡化為沿高度方向變化的一維模型。
    對于空間分布廣，且地形復(fù)雜的大型風(fēng)電場，可以將整個風(fēng)場劃分成幾個區(qū)域，針對不同區(qū)域的風(fēng)能特點建立簡化的一維空間模型，形成分段集總式一維模型。風(fēng)速空域模型轉(zhuǎn)化為研究風(fēng)速沿地平面高度方向的變化規(guī)律，借助空氣動力學(xué)理論和風(fēng)場測量數(shù)據(jù)，模型不難建立。
    在時間維度上，大時期尺度（小時、天）的風(fēng)速變化范圍很大，且沒有規(guī)律可循，只能根據(jù)風(fēng)場監(jiān)測記錄數(shù)據(jù)擬合出風(fēng)速變化模型。對于絕大多數(shù)仿真應(yīng)用而言，我們不太關(guān)心大時間尺度的風(fēng)速變化，而重點關(guān)注小時間尺度上的風(fēng)速變化特性。在小時間尺度上觀察，風(fēng)速隨時間的變化呈現(xiàn)出脈動變化的特點，即風(fēng)速均值在一段時間內(nèi)基本不變，風(fēng)速在均值附近波動，國內(nèi)外學(xué)者據(jù)此提出了各種描述風(fēng)頻分布的方法，如概率分布模型、瑞利分布模型、對數(shù)正態(tài)分布模型等[1]。
    需要說明的是，在建立風(fēng)電場內(nèi)各風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的仿真模型時，需要考慮到風(fēng)力機(jī)的尾流效應(yīng)，即上游風(fēng)力機(jī)對下游風(fēng)力機(jī)流入風(fēng)速的影響，影響關(guān)系和程度取決于風(fēng)向、風(fēng)速和風(fēng)機(jī)安裝位置關(guān)系，此時，風(fēng)力機(jī)的輸出機(jī)械能通常由尾流系數(shù)予以校正。
2.3 風(fēng)力機(jī)模型[4]
     風(fēng)力機(jī)實際能夠獲得的機(jī)械功輸出為：