海上风电机组辅助监控系统方案设计

  [目的]  考虑海上风电场生产监控与运营管理的需求,分析海上风电机组辅助监控系统总体设计、功能要求、子系统要求。  [方法]  整合风机状态监测系统(含振动在线状态监测系统、风机基础监测系统、螺栓载荷在线监测系统、桨叶状态监测系统、发电机绝缘电阻自动监测系统、雷电远程监测系统、齿轮箱润滑油质在线监测系统、箱变运行状态监测系统)、视频监控系统、风机IP电话系统、扩展功能等,实现风机动力设备、环境、安防的统一监控。  [结果]  该系统结合多参数信息融合,实现电气及机械特征量的风机故障诊断,为广东省海上风电大数据中心的风机性能比较提供支撑。  [结论]  辅助监控系统方案可实现预防性的运营维护,使风电场智能化监控和故障早期预警成为可能。     

智慧型海上风电场一体化监控系统方案设计

  [目的]  针对海上风电场的运行管理情况,整合了海上风电机组、海上升压站、陆上集控中心的监控系统,提出了全面的智慧型海上风电场一体化监控系统方案。  [方法]  方案分析了其体系架构、功能要求、数据处理以及安全分区,以实现风电场海上升压站无人值守,陆上集控中心少人运行的运营模式。方案有效地整合了风机监控、升压站监控、视频及环境监控、风电功率预测、海缆故障监测、设备状态监测等多个子系统。  [结果]  对海上风电场内各主要电气设备提供了完善的监控功能,可实现运行监视、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理、辅助功能这五大应用。  [结论]  方案可有效降低风电场运营成本,达到技术先进、功能完备、性能可靠、经济合理的智能化运营要求。     

基于超级电容的海上风电机组电动变桨系统设计

变桨系统是海上风电机组的核心部件,对机组安全运行具有十分重要的作用。液压变桨系统存在漏油等问题,蓄电池电动变桨系统存在电池的低温性能差、使用寿命短等问题。文章探讨了使用超级电容作为后备电源的电动变桨系统的设计,并对蓄电池与超级电容进行了比较分析。用超级电容作为海上风电机组电动变桨系统的后备电源,可充分发挥超级电容耐低温、寿命长的特性,提高风机安全性和运行效率,降低海上风电机组的维护成本。通过分析变桨系统力矩,对超级电容电动变桨系统的选择进行了理论计算和推导,并进行了实际测试,为海上风电机组电动变桨系统后备电源的设计提供了有效方法。     

基于风电不确定性模糊量化的综合能源系统规划方法研究

综合能源系统是能源结构转型与发展过程中的关键环节,也是高比例可再生能源并网型能源互联网的具体实现。由于多种能源耦合以及可再生能源不确定性等因素的影响,综合能源系统规划设计对经济性和环保性提出了更高要求。文章提出了考虑风电不确定性的综合能源系统能源供给单元容量协调规划决策方法。首先结合风电不确定性集合的区间数量化方法,建立了基于直觉模糊集的风电不确定性量化模型;然后通过对电力系统、热力系统、天然气系统的能源供给单元经济成本和环境成本进行分析,提出考虑风电不确定性的综合能源系统能源供给单元容量协调规划决策模型及求解方法,最大限度降低综合能源系统经济成本和环境成本,提高风电的并网容量;最后通过算例仿真验证了所提规划方法的正确性和有效性。     

我国出台海上风电开发建设办法

日前,国家能源局与国家海洋局联合制定并出台了《海上风电开发建设管理暂行办法实施细则》,该细则的出台,旨在进一步完善海上风电建设管理程序．促进海上风电健康有序发展。     

考虑风电不确定性的电-气综合能源系统协调优化

风电不确定性与波动性是制约风电消纳的关键因素,传统优化方法在处理风电不确定性时存在诸多局限,电-气综合能源互补优化可提高风电利用率。基于此,建立了以电转气装置为耦合元件的综合能源调度模型,以常规机组运行成本、弃风惩罚成本等为系统优化目标。首先,通过数值天气预报方法对风速进行预测,建立预测误差累加状态转移矩阵,构建风场景马尔科夫链模型形成不确定合集;然后,通过拟合形成服从威布尔分布的风功率预测场景集,以引入扰动的改进型蝙蝠算法对模型进行求解。最后采用修改后的IEEE39节点算例验证了所提模型对风电消纳的经济性和实用性。     

考虑风电场景缩减的多区域综合能源系统容量配置

以冷-热-电联供为核心的综合能源系统(IES)能有效提高能源利用率和供能灵活性。文章针对大规模风电接入对IES规划和运行的影响,提出了一种考虑风电场景缩减的多区域综合能源系统容量配置方法。采用混合度量的改进k-means算法对风电历史数据进行聚类,判定聚类场景数目和聚类中心;在充分考虑热网损耗和延迟效应的基础上,建立包含热网管道、节点、换热器的详细热网模型;通过热网连接多个区域综合能源系统,建立以系统年投资成本、运行成本和弃风惩罚成本之和最小为目标函数的多区域综合能源系统容量配置模型。仿真结果表明,该模型能大幅降低设备配置容量和系统运行费用,提高风电消纳率。     

集团型风电企业综合联网监控管理系统的构建

以五大发电集团为代表的集团型风电企业已经成为我国风电投资开发的主体力量,如何管控好数量急剧增加的风电场成为企业安全生产中重要的课题。从风电场安全视频监控的角度,针对其普遍实行的三级责任主体的管控模式,提出了一种综合联网监控管理系统的构建方案。从需求分析、系统设计思路、系统的详细设计3个方面进行了阐述,其中专业网络视频管理系统是整个系统的核心,要求其具有容量大,承载能力强,可靠性好,扩展性、兼容性强的特点,且能容纳业已存在的若干风场的视频监控系统。文中提出的方案对集团型风电企业的综合联网监控管理系统的构建具有借鉴作用。     

海上风电柔性直流系统设计及工程应用

针对中国第一个海上风电柔性直流送出工程—江苏如东工程,从系统拓扑方案构建、过电压与绝缘配合、系统功率盈余问题与交流故障穿越技术以及控制保护技术等方面开展了深入研究,构建了轻型紧凑化的海上风电柔性直流系统拓扑方案,取消了海上换流站的启动回路与接地回路等;提出了海陆换流站的避雷器配置方案与参考电压的选取原则,形成了海陆换流站的绝缘配合方案的典型范式;提出了集中式、分布式、混合式直流侧有功功率动态平衡装置的典型拓扑方式,解决了陆上换流站交流侧故障穿越难题;提出了工程的整体控制保护方案,并研究了一种基于电压前馈环节比例谐振控制的有源谐振抑制方法,显著降低了工程的振荡风险。通过工程实际运行,全面验证了所提技术的有效性。     

珠海桂山海上风电场风电机组基础设计

珠海桂山海上风电场是我国南海第一座大型的海上风电场,其风机基础同时具有海洋结构工程、高耸结构基础、动力设备基础和复杂软弱土地基基础四种显著工程特性,地基基础设计成为该工程的关键技术难题之一。介绍了该工程风机塔基础设计内容,重点分析了海洋土参数与桩土相互作用、风机基础结构耦合分析、频率窗口问题、基础结构疲劳分析、防腐设计、灌浆分析等基础设计关键技术。     

海上风机塔架和单桩一体化试验设计方法

  目的  国内海上风电项目的业主在招主机标时,对风机厂商提供的基础顶载荷和塔架质量提出要求,在招设计标时很少对设计院提供的基础质量提出要求;详细设计阶段时风机厂商和设计院分别对塔架和基础进行设计,因此通常难以得到塔架和基础总质量最小的全局最优设计。  方法  提出了海上风机塔架和单桩一体化试验设计方法,通过对某海上风电项目进行试验设计得到多个不同塔架构型、塔底和单桩直径的设计方案,并通过载荷计算、塔架和单桩设计迭代优化得到相应的基础顶载荷、塔架质量和单桩质量等结果。  结果  研究表明:基础顶载荷或塔架质量最小的方案不是塔架和单桩总质量最小的方案。通过试验设计方法可以给出单桩和塔架总质量最小的最优设计。  结论  研究成果表明,在设计中采用一体化试验设计方法寻找塔架和单桩总质量最小的全局最优设计是降低海上风电度电成本的有效方法。业主将制定塔架和基础总造价最小的招标规则,要求采用一体化试验设计方案找到全局最优设计。     

工业园区综合能量管理系统的设计与应用

[目的]工业园区一般具备冷、热、电、气等多种能源形式,大多数工业园区内各种能源耦合性不强,未能有效地实现能源的相互协调转换,造成工业园区普遍存在能源浪费、能源紧缺等现象,因此需要开展工业园区综合能量管理系统的研究,以实现对工业园区内能源的运行优化控制.[方法]针对工业园区能源的特点,设计了工业园区综合能量管理系统的系统...     

区域综合能源管控与服务管理系统设计与应用

  [目的]  在节能降耗与区域综合能源受到广泛关注的背景下,为满足区域综合能源管控与服务需求,设计提出一套区域能源综合管控与服务管理系统架构方案,并进行实际应用。  [方法]  基于电、热、气、水等多种类型能源系统综合管控与服务的实际业务需求,结合大数据、云平台、物联网、移动互联、智慧城市等新技术新理念,设计提出一套主要包括能源监控、能源分析、能源管理、运维检修、交易结算、增值服务等应用的区域能源综合管控与服务管理系统。  [结果]  基本形成面向能源供给侧及需求侧的综合能源监控、管理与服务的完整业务,并以实际案例应用阐明该系统可满足企业级、园区级、区域级三类典型应用场景的综合能源管理与服务需求。  [结论]  所提方案经实践应用可有效支撑区域能源综合管控与服务业务开展。     

漂浮式海上风机平台阻尼结构设计与研究

[目的]为了寻求经济有效的漂浮式风机水动力性能提升方案,研究了加装垂荡板的设计方案,从而提升浮体水动力阻尼性能和减摇效果,最终改善漂浮式海上风电机输出功率的稳定性.[方法]以10 MW半潜型浮式风机为例,通过计算流体力学的方法,探讨了垂荡板结构不同设计参数对于提升漂浮式风机基础水动力阻尼的效用,寻找出优化设计方案.[结...     

海上升压站裙桩型导管架基础设计分析

  [目的]  随着国内市场能源供给逐渐往新能源方向发展,海上风电在国家的大力支持下,逐步发展。作为海上风电的核心构筑物,海上升压站有着举足轻重的作用。由于导管架对水深的适应范围较广,目前国内及国际上主流的海上升压站平台,大部分采用导管架结构。根据导管架与桩的连接方式的不同,分为水下裙桩导管架以及常规的桩腿打入式导管架,根据以往经验,裙桩基础一般应用在深水区域(超过40 m)。  [方法]  针对导管架海上升压站裙桩基础,从施工及设计两个方面进行介绍,在某工程的区域性地质条件下,与常规打入式导管架腿进行了设计计算对比。  [结果]  分析表明:海上升压站带裙桩的导管架相比目前浅水区常规导管架,减小了桩长以及导管架杆件截面,降低了用钢量,节约了海上升压站的成本。  [结论]  研究成果对海上升压站的模块化开发具有重要的应用意义。     

特高压阀厅红外智能监控系统设计及应用

  [目的]  目前换流站阀厅内设备维护常用人工巡检方式,为了解决该方式存在的劳动强度大、巡检不到位等问题,可在阀厅内装设红外智能监控系统。为了保证系统安装后能够对阀厅内设备全面监视,且不会对现有设备造成影响,文章在换流站现有的红外智能监测系统应用基础上,提出了红外热像仪的一种布置设计原则。  [方法]  通过对换流站阀厅内设备特点分析,确定红外测温系统探头型式,布置位置,并对初步布置的探头位置进行带电距离校核、遮挡校核和探测精度校核,确定最终方案。  [结果]  以东方换流站为例进行了应用设计和校核计算,根据校核结果调整探头位置和数量。所提原则能够实现换流站阀厅的全方位,无死角监视。  [结论]  算例结果对今后的类似工程具有较好的借鉴意义。