平均有效风能密度估算的误差分析

为了客观反映风电场风能资源,通过分析已投运风电场的利用小时数大多达不到设计水平的原因,结合决定平均有效风能密度数估算值误差大小的不完全伽玛函数的数值实验,采用多种计算风电场的平均风能密度的方法并对其结果进行对比分析,发现把低于切入风速的风能假设为零会对计算结果产生很大影响,是不合理的假设,因此不能忽略低于切入风速的风能对风能资源评估的影响。通过算例表明,本文提出的考虑过小风速的计算方法能明显提高风电场平均风能密度的准确度。     

风电成本的简易估算

作为高投资额项目的风电开发,其经济性评估至关重要。根据风场的风速频率分布和风机参数,定义了年度单位功率能产率参数E,得到年度单位功率实际能产率或年上网等效满负荷小时Tf,进而得出计算风电成本的简单计算方法,并以内蒙古某地区的风电场为实例,得到了具体的数据,风电成本约为0.422元/kWh。该数据与实际结果基本相符,证明该方法简单、有效,并与火电成本进行了比较。     

考虑风力发电波动引起频率偏差的电力系统状态估计

随着大规模风电接入电网,风电出力的波动性不仅会改变电网原有的潮流分布,还会对电网频率产生显著影响,传统的状态估计模型已不再适用。基于此,介绍了同步发电机准稳态模型、负荷准稳态模型和异步风机简化RX模型,将频率偏差作为新的状态量引入到状态估计过程中。同时,还考虑了发电机和负荷自身频率特性对电压的影响,对相应节点构造了新的零注入功率量测,最终建立了计及频率变化的含风力发电的电力系统状态估计模型。算例仿真结果表明,该模型可有效计及系统的频率偏差,计算量较小且提高了状态估计结果的精度。     

基于等效平均风速的风力发电功率预测

目前应用风速气象数据预测风力发电功率的方法存在较大误差,难以满足工程应用的精度要求.文中基于能量守恒原理提出了风力发电机组等效平均风速的概念,并通过为期1年的现场实验分析得到等效平均风速与最大风速和平均风速的函数关系,由此提出了基于等效平均风速的风力发电功率预测方法,并与以往基于平均风速的风力发电功率预测方法进行了工程应用效果对?栽 比,表明基于等效平均风速的预测方法较基于平均风速的预测方法在预测精度方面有明显提高.     

A Generalized Wind Turbine Anomaly Detection Method Based on Combined Probability Estimation Model

Anomaly detection based on the data collected from the supervisory control and data acquisition(SCADA) system is crucial to reduce the failure rate of wind turbines(WTs). The difficulty of this kind of methods is to dynamically identify the threshold for anomaly detection under changing operating conditions. In this paper, a generalized WT anomaly detection method based on the combined probability estimation model(CPEM) is proposed. The CPEM can estimate the conditional probability density funct...     

用于计算平均风向的优化矢量平均法

平均风向数据的计算是风电场风能资源评估的重要工作内容之一。在目前的工程实践中,平均风向数据的计算方法通常为算术平均法和首风向代表法,这2种方法在风向变化跨越0或风向变化频繁时,可能出现选取的代表风向代表性较差甚至错误的情况。矢量平均法适合处理含有方向的数据,可以有效避免首风向代表法和算术平均法存在的问题,因此将矢量平均法引入到风资源平均风向计算中,并加入数据筛选,剔除偏离主风向较远的个别数据,形成了优化矢量平均法。计算结果证明,优化矢量平均法在已有的各种平均风向数据计算方法中具有较好的精度,并可通过Excel编程实现。     

基于平均功率估算的直驱海浪发电最大功率点跟踪控制方法

分析了规则海浪波激励下的直驱海浪发电装置的动力学模型,在将直线发电机电磁力等效为速度和位移的线性组合的控制方法基础上,分析了其输出平均功率和2个控制变量的关系和特性曲线,在此基础上提出采取爬山法实现直驱海浪发电的最大功率点跟踪(MPPT)控制。针对其中关键的输出功率测量技术——直驱海浪发电装置的平均功率测量,给出了一种包含周期判断的平均功率估算方法。为避免在暂态过程中估算方法的误差,方法中还包含了系统是否处于稳态的判断。实验结果验证了该方法的有效性,方法提升了MPPT控制方法对海浪变化的适应性和跟踪速度。     

基于广义帕累托分布模型的短期风速资料抗风设计风速计算研究

在工程抗风设计时常常面临风速资料短缺的问题,基于广义帕累托分布(generalized pareto distribution,GPD)模型,推导短期风速资料进行设计风速取值的方法,推荐适用的阈值选取原则,分析GPD模型计算短期资料设计风速的适用性.结果表明,在使用GPD模型计算短期资料的设计风速时,采用合理的阈值,可...     

Generalized State Estimation of Flexible AC Power Systems Considering Wind Generators and Primary Frequency Control

This paper proposes a practical approach to incorporate the mathematical models of both fixed-speed and variable-speed wind turbine generators, automatic load frequency controls as well as voltage magnitude and frequency dependent loads into a weighted least squares-based state estimation algorithm suitable for the analysis of flexible alternating current (AC) transmission systems. As opposed to conventional static state estimators, where the inclusion of these electric components has been neglected so far, the proposed approach permits the determination of the steady state operation of a power system in the event of a supply-demand unbalance by estimating the magnitude of the frequency deviation from its nominal value. The state estimation is based on measurements related to those that should be obtained by a supervisory control and data acquisition (SCADA) system and phasor measurement units. For the purpose of this paper, the set of values associated with SCADA measurements (nodal power injections, power flows, and voltage magnitudes) and phasor measurement unit (PMU) measurements (voltage and current phasors) are generated from a power flow analysis of the network under study. Lastly, numerical simulations are reported to demonstrate the effectiveness of the proposed approach.     

基于SARIMA模型的风电场月发电量预测研究

风力发电由于其清洁性、波动性、随机性及不稳定性,向电网输送绿色电能的同时也对电网的可靠运行造成了一定的冲击,因此风电发电量预测的准确性对电网科学合理调度、安全稳定运行具有至关重要的作用。以大数据分析、多学科交叉融合为背景,以负荷预测为基础理论,利用计量经济学分析方法对风电场月发电量数据进行分析、建模和预测。对辽宁地区某49.5 MW风电场月发电量数据进行收集整理,利用计量经济学分析软件EVIEWS对采样数据进行分析,并采用SARIMA模型对风电场月发电量数据进行拟合和预测,达到了较好的预测效果。     

故障风机损失发电量估计方法的研究

风机的故障率对风电场运行期间的经济效益有重要的影响。为了量化风机故障所造成的经济损失,研究并提出了一种风机故障停运期间损失发电量的估计方法,它优先利用正常运行的风机风速估计故障风机风速,结合故障风机的实际输出功率特性曲线,估计出故障风机的损失发电量。在估计方法的基础上,给出了该方法在风机监控系统中的实现,并对估计效果进行了验证分析。     

采用平均风速参与因子法的区域风资源评估

目前多依据风能特征指标对单个风电场进行风资源评估,评估结果对区域能源规划所起到的参考作用比较有限。对此,提出了基于平均风速参与因子的区域风资源评估方法。按照风速观测站的位置进行地理划分,在各站风速历史数据中合理取样;在假设风速服从2参数威布尔(Weibull)分布的基础上,采用矩量法计算出各样本的风速分布参数;之后建立多维自回归模型,求得各样本风速序列的相互影响系数,应用所提平均风速参与因子方法求得区域等效风速分布参数,进行区域风资源评估。以某地10个风速观测站实测数据为样本,进行了算例分析。结果表明,所提风资源评估方法计算结果与实测数据统计结果较为接近,能有效解决区域风能能源规划中风资源评价的瓶颈问题。     

风能及风力发电问题

风能是一种重要的可再生能源,探讨了风能应用的可行性;介绍了我国目前风能利用的情况;分析了风力发电中的一些主要问题及产生的原因,并给出了克服这些问题的对策。     

同步优化容许区间与期望发电成本的风电鲁棒估计法

现有的风电鲁棒区间调度模型往往以最小化基态发电成本和最大化风电利用作为目标,难以考虑在实际调度过程中对发电成本的优化。针对上述问题,文中提出了一种同步优化风电容许区间和机组期望发电成本的方法,基于Nataf逆变换的三点估计法,在保证风电容许区间最大化的同时,将应对风电波动的发电成本期望值作为经济目标,以反映实际发电成本的最小化。为提高风电消纳能力,将机组的风电承担系数作为变量,并对因此引入的非线性项进行松弛处理。而对于期望发电成本作为目标所引入的非凸性,则采用一种凸-凹过程进行迭代处理,以确保方法的准确性。最后,通过校正模型在修改的IEEE 118节点系统上进行蒙特卡洛模拟,验证了所提方法的有效性。     

双脉宽调制变换器励磁的变速恒频风电系统

采用双脉宽调制(PWM)变换器作为双馈感应发电机(DFIG)变速恒频风力发电系统的励磁电源,分析了变换器数学模型及系统的控制策略.网侧变换器采用电网电压定向控制策略,目的是保持直流母线电压稳定和网侧单位功率因数运行,实现能量的双向流动;转子侧变换器采用定子磁链定向控制策略,以实现最大风能捕获和定子无功功率的调节.利用MATLAB软件建立了仿真模型.仿真结果表明,网侧在整流和逆变状态都能实现单位功率因数运行;双馈电机转速能快速跟踪风速变化;电机在亚同步、同步、超同步三种状态运行时,转子电流频率满足变速恒频运行条件;同时实现了定子无功功率的独立调节.     

基于环境外部性的风电经济性评价

中国实现经济可持续增长需要解决能源供应和环境约束问题。因此,促进可再生能源发展,是中国能源战略的一项重要内容。由于风力资源丰富性和风力发电相关技术比较成熟,近几年风电在中国获得快速发展,已成为继火电和水电之后的第三大电源。为了分析风电的竞争力问题,本文在考虑温室气体和污染气体环境外部性的条件下,对风电与煤电发电成本进行了比较。基于生命周期法等,得出在考虑环境外部成本情况下,风电每千瓦时综合成本只比煤电高0.02元。     

冷却塔排烟风洞模拟

将烟囱放入冷却塔内（烟塔合一）的电厂逐渐增多,因此有必要对其进行风洞模拟,以更好掌握塔内流场及相关情况。按照相似理论,给出了塔内烟气扩散过程主要关系式;通过风洞实验,模拟了烟塔合一塔内流场和烟气浓度,研究了不同环境风速下百叶窗全开、上下游百叶窗分别关闭对塔内流场的影响,给出了塔内烟气流场的形态及烟气中心漂移方向及漂移量,指出塔壁附近烟气浓度比烟道壁附近浓度低许多;研究了穿透风的发生条件和范围,模拟了一些抑制穿透风措施的效果;将北方某电厂流场实测结果与类似电厂风洞模拟结果进行简单比较,所得结果非常接近。研究结果表明,所给出的烟气在塔内扩散公式近似成立。     

风力发电与风轮机优化设计

介绍了世界风电的利用情况,提出了风轮机的工程优化设计方法,并创制了工程设计图,用这种图可以方便迅速地设计风轮机的主要尺寸。