基于紫金桥软件的风电机组监控信息系统的研究与实现

风力发电是将风能转换成电能,风能推动叶轮旋转,叶轮带动转动轴和增速机,增速机带动发电机,发电机通过输电电缆将电能输送地面控制系统和负荷。风力发电技术是一项多学科的,可持续发展的,绿色环保的综合技术。在信息化与自动化融合的今天,风力电厂的自动监控平台自然离不开软件的支撑,基于此,本文提出了基于紫金桥软件的风电机组监控系统解决方案,实现了对风电机组及电力传输的自动监控。     

交流励磁双馈发电机模型的建立与控制

众所周知,采用交流励磁双馈发电机的变速恒频风力发电系统具有许多优点,例如最大限度的捕捉风能,允许原动机在一定范围内变速运行,可灵活调节系统的有功和无功功率,起到功率因数补偿的作用。为了能比较清楚地研究变速恒频双馈风电系统的工作特性,需要建立一套能合理反映交流励磁双馈发电机运行特性、且适合应用于变速恒频风电机组性能研究的数学模型。     

交流励磁双馈发电机模型的建立与控制

众所周知,采用交流励磁双馈发电机的变速恒频风力发电系统具有许多优点,例如最大限度的捕捉风能,允许原动机在一定范围内变速运行,可灵活调节系统的有功和无功功率,起到功率因数补偿的作用。为了能比较清楚地研究变速恒频双馈风电系统的工作特性,需要建立一套能合理反映交流励磁双馈发电机运行特性、且适合应用于变速恒频风电机组性能研究的数学模型。     

交流励磁变速恒频风力发电系统建模与仿真

引入了交流励磁变速恒频风力发电系统中基于定子磁链和定子电压定向的矢量变换控制技术,以PSCAD/EMTDC为平台,针对整个交流励磁变速恒频风电系统从空气动力学系统到机电、控制系统建立了完整的动态模型,进行了追踪最大风能的变速恒频发电运行及网侧变换器控制的仿真研究,首次考查了以实际风电现场为模型的最大风能追踪效果,仿真结果表明了基于矢量变换控制策略所建立的风电系统可实现有功和无功功率的独立调节,满足变速恒频风力发电和最大风能捕获的需求,且实现了以实际风电现场环境为模型的最大风能追踪控制策略.     

风力发电与变流器

讨论了目前流行的两种主流风力发电系统：变速恒频双馈风力发电系统和永磁直驱同步风力发电系统。着重分析了两种风电变流器的拓扑结构、工作原理和性能特点,对风力发电系统发电机、变流器、无功支持和低电压穿越能力等方面进行了论述。     

变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制的研究

本文介绍了变速恒频风力发电系统的核心构件——双馈异步风力发电机的运行原理,围绕最大风能追踪控制原理,几种最大风能的常见追踪控制方法(包含最佳叶尖速比法、功率信号反馈法)两个方面梳理了风力发电系统中有关最大风能的追踪控制方式,就整体控制策略、算法实现、仿真结果三个环节,介绍了一种针对变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制的...     

基于负载观测的最大风能跟踪控制

研究风力发电机风能优化控制问题,由于风轮系统存在非线性,为了实现最大化捕获风能,设计了基于耗散系统理论框架的L2范数优化鲁棒速度控制器,有效克服系统参数变化带来的系统不确定性的影响;并为克服大惯量风轮转矩变化对风速跟踪的不良影响,设计了一个负载观测器,在线观测风轮转矩,对风轮转矩的动态变化进行补偿,实现了风速动态跟踪控制,提高了风能转换效率.以1.5MW直驱永磁风电机组作为研究对象,进行了仿真,结果表明,控制策略可以有效地实现最大风能跟踪控制,并且对于干扰具有较强的鲁棒性,为风力发电优化设计提供了依据.     

对风电场电气设备中风力发电机的运行维护分析

随着我国不断地发展和建设,使得人们对于能源的需求越来越多。为了使环境保护和保证生产生活同时进行,风力发电已经成为我国重点研究发展的项目。风力发电机是发电的核心部件,它是一种可以将风能、机械能与电能三者之间进行相互转化的机电设备。因此对风力发电机的维护至关重要,它直接关系着发电机组能否的正常运作和发电量的多少。本文通过论述风力发电运行中存在的问题和排障养护方法入手,使人们更深入的了解风电机组养护问题。     

风电变流器设备CANopen通信的快速实现——基于CANopen协议的XGate-COP10应用

风能作为一种高效、清洁、可再生的能源,越来越受到世界各国的重视,中国新能源战略把大力发展风力发电设为重点.近几年,由于风能的诸多优点以及国家政策的大力支持,国内风力发电行业得到了快速的发展.风力发电系统中各个设备之间需要通信,CAN总线是国际风电行业中流行而且应用成熟的通信方式,基于CAN总线应用层的CANopen协议对所有设备做出了“设备级”的规范.大部分国外的变流器设备通过CANopen接口与风电系统中的其他设备进行通信,因此,为了替代国外的变流器,实现变流器设备自主化,就要求国内厂商的变流器提供CANopen接口.     

多时空尺度的风力发电预测方法综述

风能是目前世界上装机量较大的可再生能源之一，风力发电预测的精度直接影响电网的调度与安全运营.由于电网的调度策略存在多个时间点，并与涉及的地域范围有关，本文从多种时间和空间尺度的角度，综述风力发电预测方法.风力发电预测一般针对特定的空间范围和时间尺度，并在有限信息资源的条件下完成，故本文从上述三个方面综述已有研究成果.本文首先根据风力发电空间范围，从单台风力发电机、单一风电场以及风电场群三个空间尺度对研究成果进行梳理.其次在每个空间尺度上，根据风电预测是否使用气象信息将研究成果分类，并根据预测时间尺度将研究成果再次分类.最后在每个时间尺度上，根据风电预测存在的挑战，将已有的研究成果归类.通过上述梳理，本文希望可以帮助研究人员找到适合不同风电预测任务场景的方法.     

Gbest guided artificial bee colony algorithm for environmental/economic dispatch considering wind power

The current energy consumption in most of the countries is weighing heavily on fossil fuels, which account for about 70–90% of total energy used. The ecological concerns about air pollution and global warming are encouraging wider use of clean renewable technologies such as wind and solar energy. In this paper, Gbest guided artificial bee colony algorithm (GABC) is applied to optimize the emission and overall cost of operation of wind–thermal power system. The random nature of wind power is modeled using weibull probability distribution function (PDF). Moreover, the uncertainty in wind power is considered in the cost model by including the power imbalance terms such as overestimation and underestimation costs of available wind power. To validate the effectiveness of proposed method, it is first applied to three standard test systems considering different technical constraints such as valve loading effect, prohibited zones, ramp rate limits, etc. In second part, the effect of wind power generation on dispatch cost and emission is analyzed for IEEE-30 bus test system. A comparative analysis with other similar optimization techniques reveals that the proposed technique has better solution accuracy and convergence results.     

Impact of voltage dip induced delayed active power recovery on wind integrated power systems

Installed wind power capacity is increasing rapidly in many power systems around the world, with challenging penetration targets set at national, and/or regional level. Wind power, particularly at higher penetration levels, introduces various grid issues, with frequency and voltage stability being particularly critical concerns. Voltage dip induced frequency stability following a network fault in such systems is one potential risk that has so far received limited attention by the research community. With state of the art modelling, the potential impact of a delayed active power recovery from wind generation following a network fault induced voltage dip is investigated. The subsequent voltage oscillations introduced by wind turbines, exacerbating frequency stability, are also examined. Analysis is carried out for a wide range of wind penetration levels and system scenarios, with the results demonstrated on the New England benchmark system.     

贝加莱WTC风电主控系统

本文概述了风力发电设备对控制系统的要求,介绍了以B&R系统为背景的风电解决方案。重点描述了基于APROL(DCS)的风电场监控系统和基于X20PCC及其分布式I/O模块、POWERLINK工业实时以太网和WTC软件包的风机主控系统。其中,对风机单机SCADA系统、风机仿真模型和风电安全系统等也进行了全面的介绍。     

贝加莱开放式结构的WTC风电主控系统

该文概述了风力发电设备对控制系统的要求,介绍了以B＆R系统为背景的风电解决方案。重点描述了基于APROL（DCS）的风电场监控系统和基于X20 PCC及其分布式I／O模块、POWERLINK工业实时以太网和WTC软件包的风机主控系统。其中,对风机单机SCADA系统、风机仿真模型和风电安全系统等也进行了全面的介绍。     

新能源多时空尺度仿真系统

在全球消耗的能源中, 相较于化石能源发电, 利用风电和光电等新能源发电有利于能源安全和社会可持续发展. 由于风力发电和太阳能发电具有区域性、间歇性、随机性和难以预测性等特点, 大规模风电、光电并网对电力系统整体调度带来严重挑战. 本文在中长期风电接纳能力评估模型的基础上, 对目标函数和区域间联络线进行了优化, 并加入了光伏机组出力约束. 本系统在某省和地区进行了实际应用, 通过可视化图表展示辅助该省电网电力系统决策发电计划以及机组检修安排, 减少新能源弃电现象的发生, 对电力系统实际调控及规划提供有效的指导.     

小型风电系统变步长扰动MPPT控制仿真研究

最大功率跟踪(MPPT)策略是提高风电系统功率转换效率的重要方法.文中提出了变步长扰动MPPT策略,并在MATLAB仿真环境中,开发了带有此策略的小型风电系统仿真模型.该模型包括风力机模型、永磁发电机(PMSG)模型、DC/DC斩波器模型、负载功率采样模型和MPPT控制模型等.利用该模型进行计算机仿真,给出了一定风速下负载功率和发电机输出功率的仿真结果.结果表明:实现了变步长扰动MPPT策略控制的仿真,与传统固定步长MPPT策略相比,提高了最大功率跟踪的快速性和准确性,进而提高了风能转换效率.     

Joint operation of wind farms and pump-storage units in the electricity markets: Modeling,simulation and evaluation

Renewable power plants generation scheduling and unit commitment construct new problems of the power systems. In this paper, optimal scheduling of the joint operation (JO) and uncoordinated operation (UO) of wind farms and pump-storage plants in the energy and ancillary service markets are studied. For this purpose, a new method for modeling, simulation and evaluation of these units is presented. Since there are uncertainties in wind power generation (WPG) and the market prices, the scheduling problem is modeled by a stochastic optimization problem. Optimal bidding strategy of units is determined by solving this stochastic optimization problem. For this purpose, uncertainties are modeled by a scenario tree method. In order to evaluate the performance of the results of JO and UO of the plants, the value at risk (VaR) and the profit of the plants are compared. With JO of pump-storage plants and wind units, the profit of these plants in comparison with their UO will be increased. The results for pump-storage and wind farms of IEEE 118-bus standard system, verify that the JO of these units, improves the profit and VaR of the system.     

大规模风力发电系统暂态分析与综合评估

随着风电等新能源的大规模接入,电力系统的暂态安全稳定问题日益凸显。使用不同的模型和研究方法分析双馈机对电网稳定的影响会得出不同的结论,因此研究暂态稳定需要结合实际电网进行。首先对风电系统的暂态稳定机理进行分析,然后运用一种新型综合评估法对哈密电网十四个主要风电场并网母线的暂态稳定性进行了评估找出系统电压薄弱点。最后通过仿真,分析了不同风电渗透率、不同故障位置及不同故障类型下其对电网的影响。仿真结果表明,所提出的综合评估法具有计算量小、综合性强等优势;大规模风电机组接入对系统暂态稳定的影响具有双重性。     

基于多Agent的风/光互补发电系统的体系结构研究

风/光互补发电是一种新型的清洁能源,已倍受诸多国家和组织所重视.目前,风/光互补发电系统仅对底层的发电装置单独进行控制,没有发电系统的整体控制,也没有上层的能量管理控制.对风/光互补发电系统进行了研究,提出了一种基于多Agent技术的风/光互补发电系统的体系结构,以对其进行整体控制.构造了系统中的Agent的模型,介绍了它们的功能,论述并指出系统中Agent间的协作方法.最后,对系统的开发实现提出了建议.     

变速变桨风力机组控制策略研究

为提高风力机发电系统的风能利用效率、改善输出电能质量,针对变速变桨风力发电机组的控制问题,以混杂系统理论为核心,建立了应用于变速变桨风力机组的混杂自动机控制结构。同时,结合模糊控制理论,给出控制器的算法。通过对该控制结构和控制算法的仿真表明,与常规的控制方法相比,采用混杂自动机控制结构和控制算法控制变速变桨风力机组,既提高了风能的利用效率,又很好地改善了风力机输出电能质量,实际控制效果良好。