双重不确定性预测下风电场超短期有功优化控制

针对风电场并网友好性提升问题,提出考虑风速预测不确定性和风电机组有功特性不确定性的风电场发电能力评估方案。对风速超短期预测误差和风电机组在各风速区间的出力特性进行双重不确定性分析并建立概率分布模型,进而利用贝叶斯网络构建风电机组超短期出力的双重不确定性概率预测模型。基于风电场各风电机机组超短期出力概率预测模型,以最大概率跟踪电网调度指令为目标设计场站功率分配策略。算例分析表明,所提考虑双重不确定性的概率预测模型对机风电组有功的概率分布描述更准确,该模型在场站控制中可有效提升电网功率指令的完成水平。     

基于SCADA参数关系的风电机组部件重要度分析

在风电机组部件重要度分析中,通常将机组性能状态简单划分为"正常运行"和"停机"两种,忽视其他中间状态,且大多依赖专家打分,主观性较强。为解决上述问题,文章提出一种基于SCADA参数关系的风电机组部件重要度分析方法。首先,对原始数据进行预处理,基于"风速-功率"多项式模型评估整机性能;然后,采用高斯过程回归拟合"风速-部件性能参数"基准关系,以偏离基准的程度来评估部件性能;最后,提出森林优化-K近邻回归方法,建立部件性能与整机性能的特征加权回归模型,根据最优特征权重确定部件重要度。基于公开数据集的实验证明了所提方法的有效性。     

基于实时功率曲线的风电机组出力特性研究

基于实时功率曲线对风电机组出力特性进行分析,主要通过采集风电机组风速、功率、可靠性状态、大气压力、环境温度等历史数据进行过滤修正,计算出能够反映风电机组真实出力情况的实时功率曲线,并与出质保检测功率曲线进行对比,最后结合功率一致性系数对风电机组出力特性进行评价。找出性能下降比较严重的风电机组并及时整改,进而提高风电机组的发电能力。该方法不仅能够在线评价风电机组的性能优劣,且适用于各类型风电机组,具有广阔的应用前景。     

水平轴风电机组短时风速模型研究

提出一种建立水平轴风电机组短时风速模型的方法,首先根据自然风短时风速的湍流特性,建立自然风短时风速模型;然后研究风轮旋转效应和塔影效应对自然风短时风速的影响,建立包括风轮旋转效应和塔影效应的水平轴风电机组的短时风速模型。对建立的短时风速模型进行仿真分析,证明该方法建立的水平轴短时风速模型能客观地反映自然风短时风速流经风电机组的短时风速动态过程。     

基于多类证据体方法的风电机组健康状态评估

针对基于确定权重的评估方法难以适应风电机组特征量多且相互关系不明确的特点,提出基于多种类证据体的风电机组健康状态评估方法。首先考虑风速大小随机变化对机组振动和温度特征量波动范围的影响,提出基于动态阈值的评估指标劣化度量化方法;其次针对证据间信息可能存在的高冲突问题,按照证据间的优先度分布情况,依据证据源修正思想建立基于证据推理的风电机组健康状态评估模型;最后,以某风电机组健康状态评估为例,与传统的证据评估方法对比分析,验证所提出评估方法可均衡兼顾各评估指标的状态信息获得有效的风电机组健康状态。     

基于VSG的风电机组虚拟惯量控制策略

针对永磁同步风电机组通过全功率变流器并网导致机组功率和电力系统频率解耦,机组不具备惯量响应特性的问题,综合考虑风轮、发电机、变流器特性构建"原动机-直流发电机-网侧变流器"的新型永磁同步风电系统控制模型,提出一种基于虚拟同步发电(VSG)的风电机组功率控制策略以实现机组惯量响应,提高机组电网频率支撑能力。网侧变流器基于VSG模拟传统同步发电机惯量响应特性,将系统频率变化转化为直流母线电压变化,机侧变流器利用机组风轮惯性通过发电机转矩控制实现直流母线电压的稳定。在PSCAD中基于1.5 MW永磁同步风电机组的仿真结果表明,基于VSG虚拟惯量控制策略能有效抑制电力系统频率变化,从而有效提高大规模风电场接入后系统的频率稳定性。     

基于改进降噪自编码器和多元时序聚类的海上风电功率预测

针对海上数值天气预报（NWP）精度低、气象因素复杂等特点,提出一种基于改进的双向降噪自编码器（BDAE）和多元时序聚类的短期海上风电功率预测方法。首先,利用Toeplitz矩阵逆协方差聚类（TICC）进行风况相似性分类,即根据30、70、100 m海上NWP风速进行多元序列实时分割与聚类;然后,针对不同风况类型分别建立可提取过去、未来双向有效信息的改进BDAE修正模型,以修正轮毂高度风速的预测误差;最后,基于修正后的轮毂高度风速以及其余NWP数据,利用TICC算法划分气象相似类型,并在此基础上建立对应的海上风电功率预测模型。采用国内某海上风电场数据进行实验验证,结果表明所提方法能提高海上风电功率预测精度,具有一定工程实用价值。     

差动调速型风力机传动系统动力学研究

针对所提出的差动调速型风电机组,利用"弹簧、阻尼、质量"系统,建立其传动系统三轴动力学模型。并基于该模型,建立机组Simulink仿真;在不同风速模型输入下,利用实验平台验证仿真模型与三轴动力学建模方法的正确性。此外,为了更好地分析差动齿轮箱的动力学特性,采用集中参数法,建立差动轮系扭转振动模型;并利用拉格朗日方程,在考虑机组多因素共同作用下,推导其振动微分方程。该研究为后期差动调速型风电机组传动系统动特性的研究打下坚实的理论基础。     

基于机组来流等效风速计算的风电机组功率曲线修正

风电场功率曲线为工程中常用来描述机舱风速和输出功率之间关系的曲线,与厂商提供的理论功率曲线存在一定的差异。文中根据机舱测风仪的测风误差,提出了一种利用风电机组运行参数来反向迭代计算来流等效风速,拟合其与机舱风速的函数关系,并对理论功率曲线进行修正得到的机舱风速-功率曲线的方法。通过某电站的运行数据来推导来流风速,拟合来流风速与机舱风速间关系,并修正原功率曲线得到机舱风速-功率实际运行曲线,再将得到的机组功率指令来指导机组发电,从而降低机舱风速与来流等效风速存在偏差的影响,提高风电机组的发电效率。     

基于输出功率波动性的风电机组性能分析方法

输出功率特性是反映风电机组性能的主要指标之一,利用中央监控系统记录的运行数据,提出了3种不同的基于输出功率波动性机组性能分析方法。针对不同型号的机组,在测量机组动态功率曲线的基础上,构建基于功率曲线变异的输出性能分析模型;针对单台机组提出了基于风速和功率方差系数相关性的性能分析模型;针对单台机组运行在不同风速下,提出了基于分段风速的输出性能的分析方法。最后,以2个风电场的机组8个月的运行数据,对提出的机组分析性能方法进行验证,结果表明,文章提出的方法能够有效的分析风电机组的性能。     

边界层气象对风电机组功率特性的影响研究

边界层气象因素对运行过程中的风电机组性能和表现具有重要影响。文章利用激光雷达设备对某大型风电场开展了气象观测,针对不同湍流、风切变、日变化和降雨情况下风电机组的功率特性进行了研究。研究结果表明:高湍流在切入风速和额定风速左右会提升或降低机组的功率曲线,并增大输出功率的离散性;高切变在切入风速和额定风速左右均会提升机组的功率曲线,并减小输出功率的离散性;边界层的湍流和风切变等气象要素存在显著的日变化规律,并影响风电机组的功率曲线和输出功率的离散性,表现出日夜不同;降雨天气与非降雨天气相比,总体上提升了机组的功率曲线,并增大了输出功率的离散性。文章的研究结果可为风电项目评估发电量、风电场功率预报等工作提供参考。     

低风速分散式风电并入配电网的双层电压优化模型

从规划和运行2个角度出发,提出一种针对低风速风电机组并入配电网的双层电压优化模型。上层模型计及低风速的波动性、负荷的随机性与用户行为特性,求解以网损、电压偏差、电压稳定性指标和分散式风电总投资为目标函数的多目标规划问题,同时利用Q-V曲线法获得静止无功补偿器(SVC)的最佳接入位置;下层模型建立基于模糊逻辑的低风速风电机组与SVC协调调压的无功控制策略。最后通过仿真验证所提方法不仅能够实现电压优化控制,而且能显著改善配电网的整体电压分布。     

风电场邻近风电机组缺测风速集成填充方法

针对风电场中邻近多台风电机组集中出现缺损测量风速的工况,提出基于粒子群优化广义回归神经网络的风电机组缺损测量风速集成填充方法。以"成员等同性"原则引入动态时间规整算法、空间邻点法和Pearson相关系数法,分别搜寻与缺损测量风速风电机组风速演化最为相似的若干台风电机组及对应的测量风速时序,建立基于广义回归神经网络的填充子模型,采用粒子群算法对广义回归神经网络的模型参数和训练集的构成进行全局优化,之后选取较好的子模型构造自适应的熵权集成填充模型。实验结果表明:依据相似性风速序列进行缺损风速的填充能有效提高填充精度;粒子群算法优化广义回归神经网络,不仅提高了子模型的填充效果,更使得模型参数的调节有据可依,能适应不同风电场风速数据的特点;基于熵权的集成填充策略理论依据充分,集成填充的精度和稳定性优于单个子模型。     

计及风向不确定性的海上风电场年发电量计算

以欧洲Lillgrund海上风电场为例,建立基于Larsen尾流模型及线性叠加模型的风电场输出功率及发电量计算模型;考虑风电机组偏航偏差等风向不确定性的影响,建立基于高斯平均方法的风电场计算功率修正模型;结合风电场实测数据及发电量计算收敛过程分析,研究了修正模型对风电场功率及发电量计算的影响。结果表明,所建立的尾流作用下的风电场功率计算模型能够较好地反应实际风电场的尾流影响特征,高斯平均修正方法进一步提高了尾流作用下风电场功率计算精度,并提高了发电量计算的收敛速度。在风电场年发电量计算中考虑风向不确定性的影响,对于提高模型评估与验证的准确性具有重要意义。     

基于现场数据的风电机组功率特性分析与建模

为了准确掌握鼠笼型感应风力发电机组的运行状态,在分析其功率特性的基础上,针对风电机组建模过程中容易忽略偏航系统误差的问题提出了一种充分考虑风电机组输入参量的建模方法,并结合现场数据分析发现依据该方法建立的模型是有偏差的;在深入分析后再次提出两种引入机组惯性的模型改进方案。用LSSVM方法建立各个方案模型,测试结果表明,引入机组惯性可以有效地提高机组功率特性模型的精度,模型的相对平均误差(MRE)由6.7%下降到5.6%;多组测试数据的测试结果表现出模型有较好泛化能力,可以准确跟踪机组功率变化,为风电机组功率特性建模提供一个新思路。     

基于运行数据的风力发电机组功率特性分析

针对实际1．5MW风电机组．通过获取反映机组运行性能的实测风速、功率等数据,采用Bin方法对数据进行处理后,获得风电机组的功率曲线,并将其推广到机组风能利用曲线的提取。通过计算得到了2台机组的实际运行功率曲线、风能利用曲线及其标准差值．对风电机组的运行性能进行了对比分析和评估。     

数据驱动风电机组偏航误差在线智能识别研究

针对不同风速下风向仪动态特性、风轮尾流、风向仪安装误差等因素导致的风电机组偏航误差问题,文章采用基于运行数据驱动的风电机组偏航误差方法进行在线智能识别。该方法通过改进DBSCAN聚类方法剔除过度离群数据,采用移动最小二乘法拟合“风速-功率-偏航误差”特性曲面,识别出不同风速下的偏航误差曲线,结合在线运行数据采集,可以实现不同风速下偏航误差的动态识别和持续矫正。算例分析表明,与偏航误差设定值相比,在有限数据下识别的偏航误差的识别结果较为准确,且识别误差在合理范围内。该方法的应用能够更为精确识别不同风速下风电机组偏航误差,进一步提高风电机组发电效率。     

基于温度归一化的风电机组发电量模型研究

针对环境温度影响风电机组的输出功率及发电量计算的问题,通过分析风速的分布建立威布尔分布模型;分析温度对风电机组输出功率的影响,推导出温度归一化的功率折算公式,将功率折算到统一基准温度下,提出基于温度归一化的风电机组发电量计算模型。以新疆某风电场为算例,分别计算出4台风电机组的发电量,将温度归一化模型和传统算法计算的发电量与实测SCADA数据进行对比,验证温度归一化模型计算发电量的精确性。     

基于混合模型的风机限电机组功率曲线建模

文章提出了一种基于混合模型的风机限电机组功率曲线建模方法,该方法利用已有同类型机组功率曲线的相似性,采用减聚类方法从已有功率曲线中挑选出限出力风速段数据点,补充建模数据集,然后采用模型迁移方法对限电机组进行功率曲线建模,最后利用实测建模数据集采用LS-SVM方法对模型进行修正。测试结果表明,该模型测试误差在实测数据的已知部分低于单一的模型迁移方法,在限电未知部分也很好的近似风机的非线性出力特性。     

风力发电系统暂态功率控制仿真模型

等值风电机组功率暂态响应参数优化,能够有效提高电力系统暂态过程的稳定性能。传统仿真软件缺少准确的风力发电系统暂态参数及其控制模型,在一定程度上影响了分析大规模风电接入后电网暂态过程响应特性的准确度。文章提出一种计及特定风速条件下风电机组有功和无功输出限制的风电系统功率暂态控制模型。该模型由风电系统有功出力控制、无功出力控制及功率极限优化控制3部分组成。利用ADPSS仿真平台搭建了针对风电系统暂态过程的控制模型,并对风电与火电并网系统进行仿真分析。仿真结果表明,该控制模型能够有效地提高大规模风电接入条件下的电力系统暂态响应特性。