风电功率分布的双区域统计框架：从风速涨落到风机控制

风电功率的波动性是将公用事业级风电可靠集成到现代电力系统中的主要挑战。尽管风速统计通常由简单的参数分布描述，但将这些统计转化为风机级功率波动并非易事，因为风速与功率之间的关系高度非线性，且在不同的风机运行区域间发生变化。在此，我们开发了一个用于风电功率分布的双区域统计框架。在切入风速与额定风速之间的气动运行区域，风机功率对风速近似呈三次依赖关系。从物理上受启发的风速幅值莱斯模型出发，我们使用非线性变量替换推导出了相应风电功率分布的解析表达式。在由主动叶片桨距和发电机控制调节风机输出的控制主导近额定区域，气动转换不再适用。相反，我们表征了相对于额定功率的功率赤字，并凭经验表明，对于单个风机和风电场集合，其连续尾部均可用有界拉伸指数分布很好地描述。这些结果为公用事业级风机全运行范围内的风电功率波动提供了物理上可解释的统计描述。