基于激光雷达测风仪的风电机组功率曲线测试方法研究

风力发电机组的功率特性曲线是衡量风力发电机组发电能力的最佳技术指标.按照IEC 61400-12-1《风电机组功率特性测试》标准,风力发电机组功率曲线测试需要在被测风机主风向安装测风塔.这为功率曲线测试带来一定的不便.雷达测风仪是利用激光反射原理进行风速风向测量的设备.本文就如何使用激光雷达测风仪测试功率曲线,并对测试结果做出了探讨.     

海上石油平台风燃互补发电孤立小电网稳定性研究及应用

"渤海海上风力发电示范工程"于2007年初批准正式立项,建设国内第一台海上风力发电机组,容量为1.5MW。由于风能具有间歇性和随机性的特点,为了实现绥中36-1CEP平台孤立电网与风电机组互补发电,并且保证该电网的平稳运行,进行了海上平台孤立小电网的稳定性研究。海上石油平台电网允许的正常频率波动范围为±0.25Hz,频率偏差报警为±0.5Hz,电网频率将随着透平发电机组输出有功功率的变化而波动。当风力发电机组在额定输出有功功率跳闸退出电网时,对电网频率的影响最大;当风力发电机组在额定风速启动并网时,对电网频率的影响较大。在特定的风燃互补孤立小电网中,采用电网负荷频率调节方程,可以计算风力发电机组容量与电网总负荷之比和频率波动的关系。海上平台风燃互补发电孤立小电网稳定运行的条件为风力发电机组的容量与平台电网总容量的比值小于10%。在满足风力发电机组引起平台电网最大频率波动范围为±0.25Hz的条件下,额定有功功率为1.5MW的风力发电机组,可并入最低总有功功率为15MW的电网。将稳定性研究结论应用于渤海风力发电示范项目,保证了示范工程的顺利进行,实现了国内第一台海上风力发电机组与生产平台并网发电的稳定运行。     

基于风力发电机组载荷测试的设计载荷验证

根据风力发电机组型式认证及试验相关要求,介绍了一种应用风力发电机组载荷测试方法对仿真设计进行验证的实例。结合实际测试的外部条件,如风速、风向、温度、气压等以及风力发电机组本身的电气模型,运用BLADED软件进行计算与仿真,得到启机、正常停机、脱网、超速等不同工况下的载荷仿真结果。通过仿真结果与测试结果的对比,验证风力发电机组的设计载荷。同时,通过比较20年疲劳载荷谱,可以对风力发电机组的使用寿命与安全性进行确认,该研究对于优化风力发电机组的载荷设计具有重要意义。     

小型风力机测试标准综述

小型风力发电机能有效解决电网不能覆盖偏远地区农牧民的用电问题。但目前市场上的小风机质量参差不齐,加之农牧民缺乏对小风机技术的了解,因此保证小风机产品质量和农牧民利益问题亟待解决。风力发电机组测试认证标准为保证风力发电行业的健康发展发挥了重要作用,世界各国都在建立和完善本国的测试认证标准。本文介绍了现有关于小型风力机的测试标准,包括IEC 61400-2《小型风力发电机组设计要求》、IEC 61400-11:2006《噪声测试》、IEC 61400-12-1《功率性能测试》、《AWEA9.1小型风力发电机组性能与安全标准》、《BWEA小型风力发电机组性能与安全标准》,并在此基础上分析各标准在测试方法和数据处理上的差别。     

MW级风力发电机组载荷测试方法研究

风力发电机组塔筒屈曲、叶片折断的主要原因是风力发电机组的实际载荷过大、疲劳强度不够等。为了避免此类情况发生,需要对风力发电机组的载荷情况进行测试。风力发电机组载荷测试是风力发电机组型式试验之一。风力发电机组各个部件的载荷直接影响到风电机组的寿命与安全。载荷测试可以让风电机组制造商与风电场运营商了解风力发电机组在不同的载荷工况下各个部件的结构响应情况。基于IEC 61400-13标准,介绍了一种风力发电机组载荷测试方法,并给出了部分测试结果。测试结果表明,该测试方法的精度可以满足相关标准的要求。     

柴油发电机组噪声测量及空气动力性噪声分析

以柴油发电机组的空气动力性噪声分析为研究目的,依据GB/T 2820.10-2002"往复式内燃机驱动的交流发电机组第10部分:噪声的测量(包面法)对某款柴油发电机组进行了噪声测量。对比分析每个测点总声压级,发现了发动机冷却风扇一侧声压级较大,发电机一侧声压级较小。经1/3倍频程频谱分析发现噪声主要集中在以125,250,500,1 000,2 000 Hz为中心频率的频段内。柴油发电机组满载时的噪声比空载时的噪声增加了约6.6 dB(A)。运用频率分析法对1 000 Hz以内的频谱进行分析,找出了排气噪声和冷却风扇旋转噪声对应的频率,发现排气噪声与冷却风扇噪声均是柴油发电机组主要噪声源,并分别计算了两者的总声压级,排气噪声总声压级为103.4 dB(A);冷却风扇的旋转噪声总声压级为105.1 dB(A)。     

基于在线支持向量机的风速预测方法研究

对风速的预测可准确地估计风力发电机组的有效风速,提高风力发电机组的控制能力。本文以风速为研究对象,建立风速模型获取实验样本,提出一种基于在线支持向量机的风速预测方法,并进行实验验证。     

风力发电机组噪声模式的优化设计

以风力发电机组噪声模式为研究对象,耦合基于经验的风力发电机组叶片噪声BPM模型和叶素动量理论,综合考虑噪声辐射和发电量,以风力发电机组噪声声功率级为约束条件,发电量最大化为优化目标,提出大型风力发电机组的噪声模式多学科优化设计方法。基于该方法设计WD115-2000机型的噪声模式,结果表明,风力发电机组噪声声功率级降低1.3～4.8 dB,年发电量损失1%～7%,较传统的降转速方案提升年发电量1.2～2.2%。     

风力发电机组噪声测试分析研究

在内蒙古某风电场，利用特定的振动与噪声测试和分析系统，对1000W风力发电机组的整机噪声进行了测试与研究。经分析，该风力发电机的最大噪声小于70dB（A），符合国家标准的要求。该项工作可为今后噪声控制及降噪措施的研究提供一定的实验依据。     

风力发电机组塔架仿真和分析

简单介绍了风力发电机组塔架的类型和风力发电机组塔架设计的重要性。分别在某种参考风速及其风向改变90°和180°条件下,运用风力发电机组设计软件Bladed for Windows对风力发电机组塔架风载荷进行了仿真分析。最后,结合仿真结果和实际情况分析了叶片安装角、风轮锥角、风轮仰角、悬距、塔架气动阻力系数和塔架线密度等对塔架风载荷的影响。为风力发电机组的塔架设计提供了参考。     

基于激光测风雷达的风速前馈控制算法设计

文章提出了基于激光测风雷达的风速前馈控制算法设计,其特点是通过激光雷达准确有效地测得风力发电机组前方一定距离的风速、风向信号,并把所测信号引入到原有变桨控制算法中,设计了风速前馈控制器,实现变桨速率前馈补偿.以国产某1.5 MW风力发电机组设计为例,基于Bladed软件平台对所采用的算法进行仿真验证.结果表明,在来流作用于风轮之前,控制器就已经接收到超前信号,提前准备变桨动作,避免或大大减少风力发电机组的超速故障,降低了机组载荷,提高了风力发电机组在极端风况下的安全性,进而有助于提高发电量,改善风力发电机组的运行效率.     

基于Matlab/Simulink的风力机性能仿真研究

随着风力发电技术的发展,变速风力发电技术成为了风力发电发展的趋势。风力机作为变速风力发电机组的重要部分,其性能影响到风力发电机组的整体性能。根据变速风力机的静态性能特点,采用Matlab／Simulink软件对其进行建模,并给变速风力发电机组风力机输入模拟变速风速进行仿真研究,给出了风力机的静态性能数据和仿真波形。结果表明：通过调节影响风力机性能的各因素,保持发电机的转速与主导风速之间特定的最优比例系数,使得风力机保持在最佳叶尖速比下运行,跟随变速风速可实现最大风能捕获;对变速风力机的静态性能研究建模方法是正确可行的。     

大型风力发电机变桨距控制的建模及仿真研究

采用机理建模方法建立变桨距风力发电机组的各个部件的子模型,包括风速、风轮、传动系统和发电机模型,然后组合成整个机组的数学模型,并采用PID控制算法实现风力发电机组在低风速及高风速下对风能利用率的最大化,最后运用Matlab软件的Simulink环境进行仿真验证。     

小型风力发电机组优化控制策略与实验研究

提出一种小型风力发电机组功率的优化控制策略.根据选定的300 W/24 V永磁发电机,使用Wilson叶片设计计算模型,应用MATLAB语言设计了300 W风机叶片;并针对现有风机控制系统中将控制器的设计与叶片、电机的匹配特性彼此孤立、分离的现象,设计出与风力发电机的电机、叶片相互匹配的控制器.在风洞试验中测试了样机在8、10 、12 、15 m/s等风速一定条件下,功率随系统电压的变化规律,当降低系统电压时,风机输出功率会一直下降,在此过程中并没有出现功率增加的现象,也就充分证明了工作在峰前区域的风力发电机,当风速大于额定风速时,控制系统可以通过减小接入系统的负载电阻值来控制其功率.这对研究小型风力发电系统的可控性、可靠性和耐久性有一定的指导意义和实用价值.     

基于额定风速以上的风力机变桨控制研究

变桨控制系统是变速变桨风力发电机组的重要组成部分,它不仅关系到大型MW级风力发电机组的安全运行,而且能控制风力发电机组,使其吸收更多的风能。文章基于2.0 MW变速变桨风力发电系统,采用PI控制策略,提出了增益调度控制算法,计算了PI增益随风速变化而变化的数值。通过调用线性化结果文件,设计了风力发电机组控制器回路,得出了满意的响应结果。最后基于GL规范,在湍流风的情况下对关键零部件是否加控制策略所得到的载荷进行了对比,结果显示关键零部件的载荷有显著降低,满足控制策略设计的要求。     

基于SONAH的旋转风轮声源识别实验研究

在风洞开口实验段,针对不同风速及不同叶尖速比,应用Brükel&Kj?r公司60通道轮型声阵列及声信号采集系统对直径为1.4 m的S翼型风轮进行声场测试,并采用统计最优近场声全息(SONAH)技术进行旋转风轮低频噪声源识别及频域特征分析。实验结果表明:最大声强度是旋转叶片产生的基频噪声,其对应总声压级随风速增加呈函数f (x)=-0.0092x⁴+0.297x³-3.7403x²+23.186x+49.274增加,随叶尖速比增加呈函数f(x)=0.4467x⁴-10.273x³+87.728x²-328.75x+567.23增加;识别的噪声源最大能量中心集中于翼展位置约0.545 m,相对半径r/R=0.778处,且不随风速和尖速比的改变而改变。     

大型风力发电机组变桨距系统结构可靠性设计研究

随着风力发电技术的不断发展,大功率、长叶片已逐渐成为大型风力发电机组的主要特征和发展方向,以持续提升风能利用的经济性。风力发电机组大型化带来叶片长度和重量的显著增加,风轮每旋转一周,在低速轴上的受力和作用在叶片上的重力均会出现周期性变化,同时,在风轮旋转平面上,因风切变、塔影效应和湍流的作用而产生循环变化的载荷。风力发电机组大型化必然带来机组疲劳载荷的增加,疲劳载荷是风力发电机组在全风速范围内运行所产生的典型载荷循环,循环的数量正比于各种风速下机组发电运行的时间,决定着部件的设计使用寿命。为进一步研究风切变、塔影效应、叶片重力、叶片推力载荷对大风轮直径机组叶根疲劳载荷所产生的影响,文章通过对风轮运行载荷分析和系统仿真,对变桨传动系统结构有限元计算和分析,研讨影响变桨传动系统可靠运行的主要因素,为大型风力发电机组变桨传动系统可靠性设计提供参考。     

风速分布差异对永磁风力发电机组故障特性的影响分析

为了更有效地辨识永磁风力发电机组的故障特征,从叶轮扫掠面内的实际风况出发,综合考虑风剪切、塔影效应产生的风速时空分布差异,并研究该差异对永磁风力发电机组故障特征的影响。首先介绍考虑风速时空分布差异后的风速模型（等效风速模型）,然后基于该模型对永磁风力发电机组常见的电气和机械故障特性进行理论分析,分别推导得出考虑风速时空分布后绕组不对称故障、叶轮不平衡故障以及这2种故障复合作用下的定子电流表达式;最后利用Matlab/Simulink平台进行仿真验证。研究结果表明,与现有的基于轮毂处平均风速的故障特征相比,考虑风速时空分布差异后,永磁风力发电机绕组不对称故障特征中含有3kP(k为整数,P为叶轮转频)为主的调制频率;叶轮不平衡故障特征频率除P和3kP外,还出现了P与3kP的耦合调制;复合故障下频率成分会更复杂。     

小型风力发电机组事故的分析与预防

一、共振对小型风力发电机组的危害在风能开发利用中发现,当每台小型风力发电机组安装好以后,都有一个固定的共振点,风轮转速到达这个共振频率时,全机就会发生剧烈的抖动,而且随时间的延长逐渐加强。共振频率因机组而异,通常在1～6Hz之间。共振频率的高低与机组重量、立杆长度、     

台风时变桨风机损坏原因及对策研究

台风工况时,变桨风机顺桨停机,整机气动载荷随风向时变,在台风交变载荷作用下,已运营的风力发电机组容易出现批量部件损坏,影响风力发电机组的全寿命周期.以2013年9月天兔台风影响的广东东部沿海山地风场为背景,参考背景风场风机设计标准,拟定考虑动态湍流的极端风速模型,选择某2 MW变桨风力发电机组为算例,分别计算该机型在台...