Generic models for Wind Power Plants

Elproduktion från vindkraft ökar snabbt världen över och de enskilda installationerna blir allt större, vilket ökar behovet av lättillgängliga simuleringsmodeller för vindkraftanläggningar. Detta arbete sammanfattar användningen av modeller för vindkraftanläggningar och behovet av standardiserade och generiska modeller. Fokus ligger på styrbarhet av storskaliga vindkraftanläggningar bestående av många vindkraftverk. Det mesta av det tidigare arbetet med standardiserade och generiska modeller har omfattar transient stabilitet och enstaka vindkraftverk. De båda standardiseringsorganisationerna IEC (International Electrotechnical Commission) och IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) har pågående arbeten med standardisering av sådana modeller. WECC (Western Electricity Coordinating Council) har tagit fram riktlinjer för modellering av vindkraftsgenerering, vilka har haft stort inflytande.

Vindkraftverk kategoriseras i allmänhet i 4 olika typer. Användbarheten av modellerna avseende övergripande styrbarhet och tillhörande system tjänster utvärderas. Detta görs genom att sammanfatta andra projekt i området och via frågeformulär till några utvalda intressenter i branschen. Svaren på frågeformuläret indikerade ett behov av standardiserade modeller och påpekade vissa svårigheter. Den allmänna slutsatsen är att modeller för vindkraftverk med dubbelmatade asynkrongeneratorer respektive fulleffektsomvandlare kommer att vara de viktigaste typerna att modellera.

Fördelarna med att använda ett generellt modelleringsspråk som t.ex. Modelica beskrivs. De vanligaste komponenterna i modeller av vindkraftanläggningar beskrivs för de olika typerna av vindkraftverk. Aerodynamisk dynamik (”Dynamic inflow”) är troligen ett viktigt fenomen vid modellering av styrbarhet, vilket ofta saknas i vindkraftmodellerna för kraftsystemsstudier.

Definitionen av de olika systemtjänsterna (Ancillary services) och relationen till anslutningsvillkoren diskuteras.

Inga generiska modeller som lämpar sig för modellering av kompletta vindkraftanläggningar och inkluderar både elektriska och aerodynamiska modeller hittades. Sådana modeller behövs för att modellera den överordnade styrningen av stora vindkraftanläggningar och förmågan att leverera olika typer av systemtjänster. Överlag har lite standardiseringsarbete gjorts med avseende på modellering av överordnade styrsystem för vindkraftanläggningar samt styrbarheten av och interaktioner inom en vindkraftsanläggning.