海上风电场运行维护策略优化研究

海上风电场高昂的运行维护费用与海上风电场的可进入性差以及进入成本高有着直接的关系,迫切要求改善维护与维修的策略。考虑制约海上风电场维护策略多种因素,以成本最低为目标,对海上风电场的运行维护策略进行了设计,并采用规划学中网络计划方法对其进行优化。     

基于故障风险水平的海上风电场机会维护策略

海上风电场的维修费用占发电总成本比例较高。为降低海上风电场的运维成本,在基于可靠度阈值的机会维护策略基础上,针对风电机组子系统间存在的故障相关性与子系统故障风险水平,文中提出一种包含故障风险水平、可靠度双阈值和维护矩阵的海上风电场机会维护策略。首先,采用故障链模型对风电机组子系统间的故障关系进行描述,并建立风电机组各子系统的可靠度模型。其次,引入多级维护的概念,提出考虑故障风险水平的风电场机会维护策略优化模型,采用粒子群算法对子系统机会维护的风险因子进行优化,进而确定单台机组的维护策略。然后,综合考虑海上可及性、备件库存等因素,提出一种基于维护矩阵的海上风电场维护策略优化模型,以单位时间维护成本最小为目标函数,根据子系统的备件库存和故障风险水平来对维护策略进行动态调整。最后,以某海上风电场中单台风电机组为例,分析可及率、多级维护等因素对风电场机会维护策略的影响。结果表明,考虑故障风险水平的机会维护策略相比传统机会维护策略费用率可降低27.34%,验证了所提机会维护策略在降低维护费用方面的有效性。     

欧洲海上风电场建设

欧洲海上风电场的建设目前领先于全球,其风力发电场技术正日趋成熟,装机容量和规模也越来越大。回顾了全球海上风电场的发展状况,重点介绍了英国Scroby Sands和丹麦Nysted海上风电场的设计、制造、安装、维护和运行经验,可为我国海上风电场的建设提供参考。     

大型海上风电场并网对配电网的影响探讨

大型海上风电场并网会因其本身具有的特点而给电力系统的运行带来新的问题。以上海东海大桥海上风电场为对象,分析了大型海上风电场并网的接线方式,并网与短路容量、电能质量、无功功率以及继电保护的关系,并以上海南汇风电场的运行经验为参考,对东海大桥海上风电场并网对电网调度的影响进行了探讨。     

含大规模风电场的电力系统动态经济调度

电力系统动态经济调度(DED)问题是一个高维、非凸、多约束的优化难题,风电场并网进一步增加了问题的难度.针对风功率波动性和随机性的特点,模型中引入了风电场出力爬坡约束条件,考虑了含风电场的系统上、下旋转备用量.在大规模风电场并网的基础上,根据电力系统所能提供的最大备用容量,适时优化风机出力,既满足了系统可靠运行,又实现风电最大化利用.为了更好地优化DED问题,增强算法的收敛性能,在二进制微分进化算法的基础上,加入了自适应调整控制参数、共享适应度等改进措施.运用旋转备用、最小启停时间、爬坡等修正策略来处理约束条件,大大提高寻优能力.经典算例分析表明,该方法能快速、有效地求解动态经济调度问题.     

含大规模风电场的电力系统动态经济调度

电力系统动态经济调度（DED）问题是一个高维、非凸、多约束的优化难题,风电场并网进一步增加了问题的难度。针对风功率波动性和随机性的特点,模型中引入了风电场出力爬坡约束条件,考虑了含风电场的系统上、下旋转备用量。在大规模风电场并网的基础上,根据电力系统所能提供的最大备用容量,适时优化风机出力,既满足了系统可靠运行,又实现风电最大化利用。为了更好地优化DED问题,增强算法的收敛性能,在二进制微分进化算法的基础上,加入了自适应调整控制参数、共享适应度等改进措施。运用旋转备用、最小启停时间、爬坡等修正策略来处理约     

考虑出航时间窗的海上风电场运维调度建模研究

根据海上风电场的运维调度实际需求,提出考虑出航时间窗的船只航迹规划与调度问题,建立了以最小化出航成本与延迟成本为目标函数的数学模型.使用多种群遗传算法,对运维任务优先级进行编码并进行求解,同时利用移民算子和精华种群保证求解过程的有效性.案例的仿真模拟结果证明,该算法较常规维护规则可大幅度降低运维成本.     

海上风电场全景监控系统设计

对海上风电机组的运行状态进行监控,是降低海上风电场维护成本的有效手段。提出了一种海上风电场全景监控系统方案,将海上风电场作为一个监控整体,把传统风电场各监控子系统纳入到统一的信息平台下,以实现全景监控及信息共享;在架构上采用了陆地集控中心和海上升压平台两级模式,以适应海上风电场特殊的地理环境。对陆地集控中心、海上升压平台及它们之间的通信进行了描述,并给出了在东台海上风电场的应用情况,可在后续海上风电场二次系统建设中进一步推广应用。     

海上风电场电气系统现状分析

海上风电发展呈现风电场容量扩大、离岸距离增加、并网要求标准化的特点,这为海上风电场电气系统设计带来重大挑战。大规模海上风电场电气系统与传统电厂相比,具有鲜明的要求与特点。在阐述了现有几种海上风电场电气系统接线方案的基础上,对目前海上电气设备的技术特点与成本状态进行了分析与比较,并就目前海上风电场电气系统研究存在的主要问题与前景进行了展望。     

海上风电场的规划

随着海上风力发电技术的不断进步,大规模建设海上风电场将成为发展的必然趋势。从海上风电场选址、风机布置、经济评价、环境影响和公众对海上风电场影响等方面,分析了国内外关于海上风电场规划方面的研究情况,总结了海上风电场规划的若干问题及其相关研究方向,为我国规划建设海上风电场提供借鉴。     

基于风电机组状态信息的海上风电场维护策略

针对海上风电场运维过程中风电机组的状态信息利用不足,提出了一种基于风电机组状态信息的海上风电场维护策略。首先,考虑环境因素以及部件之间的相互作用对状态信息的影响,定义动态劣化度用于描述风电机组各部件的劣化程度,采用模糊综合评价法建立了风电机组的状态评估模型。其次,依据各风电机组的实测运行数据,确定风电场待维护机组。再次,针对选定的待维护机组,结合后续维护周期内风速预测结果,构建了以单个维护周期内维护成本最小为目标、以海上有限维护时间与可及性为约束的海上风电场短期预防性维护决策模型,对风电场的风电机组的维护时间以及路径进行优化。最后,结合国内某海上风电场实例数据进行算例研究,验证所提方法的有效性。     

海上风场电力系统概述

由于环境气候恶劣,海上风场电力系统需要更高的可靠性。介绍海上风场电力系统的四个基本要素,对其中的关键部分和器件进行评析,对海上风场电力系统的热点技术进行论述,提出可能出现的问题,为海上风场电力系统的规划和建设提供参考。     

海上风电场黑启动系统的风柴协同控制策略

在风电平价上网政策的推动下中国海上风电场建设加速,未来大规模的海上风电场将会成为沿海地区局域电网的重要供电电源。当沿海局域电网发生大停电时,海上风电场若具备作为黑启动电源的能力将显著加快电网恢复过程。为启动沿岸无黑启动能力的火电机组,文中提出了利用海上风电场配置的小容量辅助柴油发电机作为支撑电源启动海上风电机组,后经主变压器和高压海底电缆向陆上火电机组供电的黑启动方案。为改善黑启动系统的频率调节能力以及在投入高压海底电缆时维持系统电压稳定,分别提出一种风柴协同调频控制和一种考虑柴油发电机功率极限的动态无功补偿控制,后者利用了风机网侧变流器(WGSC)作为静止无功发生器(SVG)运行。最后在PSCAD/EMTDC上依据实例搭建了海上风电场黑启动模型,验证了所提方案及策略的可行性和有效性。     

海上风电场柔性直流送电并网控制研究

针对大型风电场并网难题,分析了适合大型海上风电场送电并网方式。针对应用柔性直流方式送电并网方式,研究了柔性直流输电系统的数学模型和控制策略。应用变速恒频风机的海上风电场随风速变化而功率输出变化,海上换流站的控制需要保持电压频率稳定,根据其暂态方程提出了改进的直接电压控制来控制风电场母线电压频率。对电网侧换流站采用双闭环直接电流控制,控制直流电压和无功。基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了海上风电场等效模型以及通过柔性直流送电系统仿真模型,对风电场风速变化、当地负荷切入以及无功指令变化进行了仿真,验证了控制策略的正确有效。     

大型海上风电场并网接入方案研究

目前,我国海上风电正处于建设初期,随着国家海上风电政策逐步明朗化,我国海上风电将迎来大发展时期.在综合考虑并分析了影响海上风电并网的相关因素:装机规模、送电距离、并网方式、海底电缆输电能力、电网网架、风电无功配置等,经技术经济比较后,提出了4个典型的海上风电场并网接入方案.并网方案的提出可为当前在建和规划建设的我国海上风电场的并网设计方案提供一整套解决方案,规范系统方案,明确风电送出方案的设计原则与思路,可以有效提高设计水平和效率,保障电源电网安全稳定运行,实现风电与电网的协调发展.     

海上风电场二次系统设计关键技术

随着国家新能源战略的进一步深入,海上风电即将迎来大发展时期.由于远离陆地,海上风电场具有所处环境复杂、气候恶劣、施工困难、运行维护不便等特点,使其在运行值班模式、继电保护配置、组网方案、信息流传输、设备状态监测、模块化设计等二次关键技术方面与陆地风电场存在较大差异.该文对海上风电场二次系统相关设计技术进行了研究,进一步规范、优化了设计方案,对保证海上风电运行的可靠性,提升自动化水平和建设水平,有序推动我国海上风电的健康发展具有十分重要的意义.     

基于动态调峰裕度的风电并网协调优化调度

风电并网增加了系统有功调度的难度,为了协调系统运行的可靠性、经济性与风电利用效益之间的矛盾,提出了24点调峰裕度指标,从调峰的角度确定出系统动态正负旋转备用和风电并网功率,并构建了以系统总运行成本最小为目标,含水、火电运行价格成本、风电弃风惩罚成本以及系统备用惩罚成本的风电并网协调优化调度模型。针对该模型,采用优先顺序法和改进粒子群算法,并基于某个含风电的区域电网算例进行仿真验证。结果表明,所提出的指标和优化模型为解决风电并网运行问题提供了一种有效方法。     

考虑可及性的海上风机综合维护策略

可及性是海上风电机组运行维护的关键因素之一。构建了考虑可及性的海上风机综合维护策略模型。首先采用马尔科夫法描述风速等,进而分析风速、维护持续时间对可及窗口等待时间的影响。考虑到海上恶劣气候条件易导致风机故障率不稳定,构建截尾数据下威布尔比例失效模型描述风机故障,结合状态检修的采集数据绘制状态检修阈值曲线。同时以海上风机总维护费用最小、可靠度最大为目标优化维护策略,得到最优的预防性更换周期和非等周期不完全维护的时间间隔。最后,以某海上风机为例,验证了该维护策略的正确性和有效性。