风电建设过程中机组优化选型方法

风电机组优化选型对于风电场投资收益具有重要影响。利用神经网络模型对风电场总投资进行估算,再通过风电场全寿命周期费用-效益模型对各种机组进行技术经济比较,可实现机组的优化选型。以某风电场机组选型为例,对该优化方法进行了分析论证,其结果表明该方法是可行的,具有理论及工程应用价值。     

基于降低风力机叶片损伤的风电场优化调度

叶片是风电机组的核心部件之一,占风机总成本的20%,是影响风电机组运行寿命的重要因素。通过对叶片在几种不同载荷工况下叶根材料破坏时循环次数的计算,再结合线性累积损伤理论,得到了不同工况下的叶片损伤量。在同时考虑了风电机组叶片损伤、启停次数以及功率控制要求的条件下,建立了风电场的多目标调度模型;并采用二进制遗传算法(BGA)对该模型予以优化,获得了风电机组启停组合和目标功率值。在此基础上,再结合实际算例来验证该算法,通过合理的机组调度,实现了在保证输出功率控制要求的同时,来优化风电机组的启停、改善风电机组的运行寿命以及减少风电场电力系统的运行成本。     

考虑尾流效应与载荷损耗的风电场优化控制

为降低尾流效应对风电场内风电机组输出功率和所受载荷影响,分析了风电机组运行状态与尾流分布、功率输出、载荷损耗之间关系,提出一种考虑尾流效应与载荷损耗的风电场优化控制模型。针对控制模型维数高,耦合参数多的问题,采用一种基于改进非线性收敛因子和引入混合蛙跳算法最差蛙位置改变策略的改进鲸鱼优化算法(IWOA);以模型轴向诱导因子为控制变量,功率输出最大和载荷损耗最小为目标函数,对丹麦Horns Rev1风电场进行仿真分析。结果表明,所提优化控制方法可有效提高风电场输出功率,降低风电机组载荷损耗。     

基于相空间重构的风速和风功率超短期预测

风速为随机变化的量,风电机组的输出功率具有波动性,大量风电并网将会对电力系统的安全、稳定运行及电能质量带来严峻挑战,因此风电场的风速和发电功率预测在风电场的调度和管理中起着重要的作用。根据风速具有混沌特性,讨论运用C-C方法对混沌时间序列的相空间进行重构,并对某风电场10台机组的相空间进行重构,采用加权一阶局域预测模型,得到1 h内的短期风速预测值,利用功率曲线转换法得到每台机组的发电功率。经实例证明所提出的方法是可行和有效的。     

基于运行数据的风电机组功率曲线可靠性评估

根据某风电场采集的3台代表性风电机组运行数据进行风机实际功率曲线拟合,并且根据现场实测空气密度进行功率曲线修正。通过采用风机功率保证值计算方法,得出所选择的3台风机实际功率曲线整体要优于设计阶段厂家提供的功率曲线,整体功率曲线保证值在105.4%～123.7%之间。     

乌兰伊力更风电场年发电量估算

风电场年发电量是风电机组选型的重要依据之一，也是判断风电场优劣的重要指标之一。风电场年发电量的计算就是一项重要工作，目前多以估算方法为主。本文以乌兰伊力更风电场为实例，简要介绍风电场年发电量估算的原理、方法、过程等，供参考。     

集成服务环境下风电并网的无功调节（一）无功调节

依据风电功率预测和地区系统无功优化运行方案，计算风电机组电气控制参考值，通过每台风电机控制器和变频器调节风电场注入系统的无功功率。提出了集成服务环境下风电场的无功调节策略，介绍了风电数据采集与监控（SCADA）系统的功率预测过程和参数整定过程。以基于双馈异步发电机的变速恒频风电机组为例，介绍了风电机组无功调节的实现方案。     

基于机舱传递函数的风机性能评估

根据风电场SCADA系统10 min平均风速及平均功率,利用机舱传递函数(NTF)和Bin法计算出全场各机组运行功率曲线,通过功率曲线与保证功率曲线的保证率K值对各机组的性能进行评估。某风力发电场风机性能评估结果表明仍有32%风电机组的K值低于承诺值95%,偏离度最大的风电机组保证率K值仅为80%。通过对异常风电机组最大风能追踪区、恒转速区、恒功率区三种运行工况下风速、桨距角和发电机转速分析发现,部分工况区桨距角未达到最优状态,经常出现提前变桨动作,偏离了最佳叶尖速比,从而对风电机组发电性能有较大影响,异常风电机组的发电性能存在进一步优化提升的空间,对改善发电场发电效益具有重要意义。     

风电场参与系统一次调频控制策略研究

随着风电集群对电力系统比例的逐年增加,仅依靠常规火电或水电机组进行调频难以满足含大规模风电电力系统的安全稳定运行,因此,风电机组参与系统调频将成为必然趋势。以提高新型电力系统的频率响应能力为目标,提出转子动能控制与功率备用控制结合的综合调频策略。针对转子动能控制,研究风电机组调频结束时有序退出和转子转速恢复控制策略,保障风电机组的安全运行。依据风电场的实时运行工况,提出风电场各机组的最优调频功率分配策略,实现风电场参与系统一次调频。通过36节点算例的仿真计算结果表明,基于综合控制策略能够有效提高风电场的频率响应能力,可为风电场参与系统调频的工程改造与实施提供一定的技术指导。     

利用串联制动电阻提高风电场低电压穿越能力

风电场低电压穿越能力对电力系统的稳定性有着重要影响。介绍了利用串联制动电阻在电网故障时提升风电机组端电压并吸收过剩有功功率进而提高风电场低电压穿越能力的新方法，提出了基于转速 — 电压动态稳定域的制动电阻投切策略，针对基于恒速风电机组的典型风电场进行了低电压穿越稳定性仿真分析。理论分析和仿真结果表明，串联制动电阻能够可观地提高风电场的低电压穿越能力，其投切策略简单有效。串联制动电阻能减轻低电压穿越对桨距控制等其他措施的依赖，可用于改进现有风电场。     

风电场监控软件集成服务模型设计与应用

大型风电场中的风电机组和监控系统一般由多个厂商提供，相互兼容困难，难以进行统一维护与管理。遵循IEC 61400-25标准的信息模型、信息交换模型及对Web Services的映射方法，设计了基于Web Services的风电场监控软件集成服务模型，讨论了基于该模型的多个异构风电机组与服务端互联互通的问题，给出了风电机组标准服务接口的定义方法和安全通信机制。通过对该模型的工程实现与应用分析，论证了所做工作对风电机组的统一监控和集成管理等问题的解决具有现实意义与应用价值。     

风电场超短期风功率预测问题研究

以河北省某实际风电场为例,选取风电机组历史功率数据、风速以及数值天气预报的风速和风向作为输入因子,采用人工神经网络法对风电场超短期功率预测问题进行研究.研究结果显示,输入因子的差异性对风功率预测结果影响较大.另外,风电机组历史数据对功率预测结果的影响随时间增加而减小,进行3h以上风电场功率预测时预测结果精度在很大程度上依赖数值天气预报数据精度.     

大型风电场对电力系统暂态稳定性的影响

对大型风电场接入后的电力系统暂态稳定性进行了研究。从理论上分析了基于双馈感应电机的风电机组的暂态稳定机理；基于双馈风电机组的动态数学模型，通过仿真计算研究了大型风电场并网对电力系统暂态稳定性的影响，分析比较了在同一接入点接入双馈风电机组与接入同步发电机组对电力系统稳定性的影响，仿真计算进一步验证了理论分析的结果；最后得出结论：基于双馈风电机组的风电场对电力系统暂态稳定性的影响要好于在同一接入点接入相同容量的同步发电机组。     

风电机组失火原因及解决方案

我国风电产业发展迅速,但是风电机组的故障排除、维修等方面却是风电产业研究的薄弱点,尤其是风电机组防火这方面的研究.本文在考察国内外风电场防火措施的基础上,全面综述了风电场防火的研究现状,介绍了风电场风电机组的火灾事故,分析了风电机组的易着火点及着火原因,阐述了风电场风电机组防火的重要意义,重点介绍了国外风电场防火的解决方案.对我国风电场风电机组的防火研究提出了建议.     

基于疲劳分布的风电场有功控制策略

针对风电场现有的有功控制策略引起的场内各机组疲劳损伤不均匀问题,从风力机的疲劳载荷和疲劳寿命角度出发,借助于雨流循环计数法分析风电场疲劳分布与功率控制的关联,得到机组疲劳分布与运行参考功率的变化规律,从而建立了风电场疲劳优化方程。采用实质编码遗传算法,高效搜索优化方程的最优解。仿真结果表明,该方法在保证风电场有功出力实时跟踪调度机构给定值、且不损失发电量的前提下,改善了场内各机组疲劳的均匀性,延长了风电机组的使用寿命,降低了风电场的维护成本。     

考虑风电机组电压均衡性的风电场无功优化策略

双馈风电场的拓扑结构对风电场电压的调控有较大影响,因此提出计及风电机组无功调整时机组机端电压偏差的无功优化方法,首先分析风电场内馈线电压、无功分布对机组机端电压的影响,建立以风电场并网点电压和机端电压偏差最小为目标的无功优化模型,然后利用网络分析法-智能粒子群法对所建模型求解。最后,以新疆某实际风电场为例进行仿真验证仿真。结果表明,该控制方法可增强风电并网点电压的稳定性,降低风电场内机组机端电压的偏差,提高风电并网的可靠性。     

基于MMS的风电设备信息模型获取方法

风电机组与数据采集与监控（SCADA）系统之间数据不兼容将影响风电场的扩容和技术升级,需构建统一的数据模型。以一种基于IEC 61400-25协议和制造报文规范（MMS）通信协议的风电场通信软件开发为背景,介绍了风电场SCADA系统中对风电设备信息模型的获取方法。设计了风电场通信软件的体系结构和交互流程,构建了IEC 61400-25协议的风电机组信息模型,从业务逻辑控制模式、抽象通信服务接口（ACSI）服务到MMS服务的映射以及MMS报文生成等3个方面,阐述了风电设备信息模型在SCADA系统中重构的实现方法。     

限电工况下风电场日内运行模式的经济性研究

当前,限电工况下风电机组均匀降功率运行和无差别轮流检修,使风电机组检修针对性弱、成本高;风电场弃风与检修停机计划不匹配,导致弃风严重。引入成本低廉的退役动力电池,以风出力预测为基础,制定风电场发电、存储、维护三者的"发-储-修"一体化新模式。首先,评估风电机组健康状态,以确定风电机组发电、检修优先级;然后,以储能系统为电能"削峰填谷"的载体,改善并网电能的平稳性;最后,以新疆达坂城某风电场实际历史数据为依据,验证该运行模式的合理性。     

异步风电机组接入系统的小干扰稳定及控制

在电力系统分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立基于普通异步发电机的风电机组（异步风电机组）和电力系统模型，分析异步风电机组对电力系统小干扰稳定性及阻尼特性的影响。提出了一种改进的桨距角控制方案———将系统频率偏差信号引入桨距角控制系统。在系统发生低频振荡时，通过调节桨距角控制异步风电机组输出功率，使风电场输出功率与系统功率振荡的频率相关。对系统进行特征值分析和故障时域仿真，2种分析结果都表明，改进的桨距角控制环节能够改善系统阻尼，对系统功率振荡具有很好的阻尼和抑制作用，加强了系统动态稳定性。     

变速恒频风电机组运行控制

在PSCAD/EMTDC下建立了双馈型感应变速风电机组动态模型，基于该模型提出一种风电机组功率控制策略，并分析了机组约束条件对控制策略的影响。该策略实现了无风速测量下的最大风能追踪，并可以对风机捕获的功率进行控制，使风电机组在风力限制范围内承担系统功率调节任务。对一台2 MW双馈型感应变速风电机组进行了仿真，仿真结果表明控制方案在风速波动条件下能够准确、有效地对风电机组最大风能追踪，并能对有功、无功功率按计划进行独立调节。