©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net基于Matlab的组合风速建模与仿真杨之俊3(合肥工业大学电气与自动化工程学院,合肥230009)摘要:在风力发电的模拟系统中,风速模拟是一个重要的环节,正确的风速模型不仅能够很好的反应实际风速变化情况,而且能够给风力发电系统研究提供正确的源参数。本文用Matlab/Simulink建立了风速组合数学模型,该模型将风速分为基本风速、阵风、渐变风速和噪声风速4部分,仿真结果表明该模型能够理想的反应实际风速。关键词:风力发电;Weibull分布;风速组合数学模型;Matlab/Simulink中图分类号:TM743文献标示码:A文章编号:1672-9706(2008)03-0074-04ModelingandSimulationofCombinedWindSpeedBasedonMatlabYANGZhi-jun(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China)Abstract:Themodelofwindspeedisanimportantaspectinthesimulationofwindpowergenerationsystem.Accuratemodelofwindspeedcannotonlyreflectthefactualvarietyofwindspeed,butalsoprovidethestudyofwindgenerationwiththeaccuratesourceparameters.ThispaperestablishedancombinedmathematicmodelofwindspeedbyMatlab/Simulink.Themodeliscomposedoffourparts:thebasicwindspeed;thegustwindspeed;therampwindspeed;thenoisewindspeed.Theresultofsimulationshowsthemodelcanreflectfactualwindspeedideally.Keywords:windpowergeneration;Weibulldistribution;thecombinedmathematicmodelofwindspeed;Matlab/Simulink0引言随着全球常规能源的日益紧张,利用可再生能源发电就有着重要的意义,可再生能源发电具有明显的环境效益和社会效益。由于风能蕴藏量大、分布广泛、可以再生等特点,风力发电是可再生能源发电的最常见的一种形式。风力发电机组由风力机、发电机等组成。在风力发电模拟系统中,风速能否较真实地反映实际风况,直接影响到对整个发电系统的性能检测,因而风速模拟成为风力发电模拟系统中首先需要解决的问题。图1为风力发电机组的基本模块框图,从中我们可以看出,风速模型是进行风力发电研究的源参数。国内外对风速分布,曾有过不少的研究和探索,可用一定的统计模型来进行拟合,例如:指数分布、正态分布、瑞利·47·第十三卷第三期安徽电气工程职业技术学院学报2008年9月Vol.13,No.3JOURNALOFANHUIELECTRICALENGINEERINGPROFESSIONALTECHNIQUECOLLEGESeptember20083收稿日期:2008-06-01作者简介:杨之俊(1983-),男,安徽滁州人,硕士研究生,研究方向为新能源和分布式发电技术。©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net(Rayleigh)分布;双参数[1,2]Weibull分布;三参数[3]Weibull分布等等。有选择地选用上述模型拟合不同地域的风况,发现每种模型都有其自身的特点,但也跟实际风况存在着差距。Weibull分布是风速平均值的一种反应,当需要从风能资源的角度进行研究时,weibull分布较为理想,但其表示的是一个较长时间段内的风速平均值,不适宜于动态仿真研究。文献[4-6]采用的是平均风速分量与湍流分量相叠加的风速模型,风速的变化由湍流分量给出。文献[7]在对风速特性进行研究的基础上,建立了满足一定功率谱密度特性的自回归滑动平均(ARMA)风速模型。本文采用了组合风速数学模型。该模型较精确地描述了风速的随机性和间歇性的特点,将自然风速分为基本风速、阵风、渐变风和噪声风4部分组成,每一部分都能容易地计算出来,并且把风速的特点集中在较短时间内显示,而且能够全面地检验风力发电系统的性能,尤其是在风速突变时,整个系统的抗干扰性。本文利用Matlab/Simulink建立了组合风速数学模型,实现对风速的模拟,模拟结果较为理想。1风速模拟模型1.1双参数Weibull分布的风速模型双参数Weibull分布,其概率密度为:f(v)=kCvCk-1e-vCk(1)式中,k和C为Weibull分布的两个参数。k称为形状参数,是一个无因次量;C称为尺度参数,其量纲与速度相同。风速的分布函数为:P(v≤vc)=∫+∞0f(v)dv=1-exp-vcCk(2)其中形状参数k和尺度参数C通常的拟合方法是最...
