考虑风电机组运行健康状态的风电场优化调度方法

当前风电场功率控制过程中多关注风电机组的发电能力,很少区别对待健康机组和带病机组。对此,以风电机组运行参数为评估指标,计算各指标劣化度,并以综合劣化度为风电机组健康状况的总体评判指标,再结合风电机组启停状态及功率控制要求建立风电场的多目标调度模型。采用混合编码遗传算法优化该模型,获得风电机组启停组合和目标功率值。仿真结果表明,该方法优化了风电机组启停计划,改善了风电机组的整体健康程度,提高了风电场有功输出的可靠性和稳定性,为功率调度过程提供了依据。     

基于Multi-Agent遗传算法风电-抽水蓄能联合优化运行

文章以经济和环境的综合效益最大化为目标,建立风电-抽水蓄能联合优化运行模型,考虑抽水蓄能机组和火电机组的各种运行限制,研究不同权重因子下电网效益、风电利用率和机组的出力情况,并研究了求解所建立优化模型的多Agent遗传算法,通过算例仿真验证所建模型及方法的有效性和实用性。结果表明风电场与抽水蓄能电站配合,可以降低风电对电网的影响,提高电网消纳风电的能力,还能够对火电厂机组功率起到平滑作用。     

一种评价风电场设计水平的新方法

提出了一种独立于当地风资源、基于实际设计水平来评价风电场设计水平的新方法。根据影响发电量的主要设计因素,引入衡量风电机组的选型和布置的3个新指标:风电场发电效率、风电机组容量系数和风电机组布置系数,并推导出这3个系数的表达式。提出的3个新指标具有明确的物理意义,可以定量评价风电场风电机组选型和布置对风电场设计水平的影响。最后对两个实际风电场进行了计算和分析,所得结果的正确性得到风电场实际运行调研和后评价的验证。该方法不仅提出了较全面的对风电场设计水平的评价方法,而且可以进行量化评分,对风电场的设计具有重要的理论意义和经济价值。     

基于随机组合赋权模糊评价的风电机组健康状态评估

由于健康指标权重随机性会导致风电机组状态评估灵敏度降低,提出一种评估风电机组健康状态的随机组合赋权模糊评价方法。首先,通过相关性、方差、偏度等多角度分析风电场采集与监视控制系统（SCADA）数据,结合IEC61400-1标准建立机组健康状态评估指标架构,并基于随机因子优化组合权重得到赋权公式,提高评估指标层权重的准确性。其次,为充分覆盖评估指标数据劣化度,基于岭型分布函数建立健康指标劣化隶属度计算函数。结合随机组合权重和隶属度函数,构建风电机组健康状态模糊综合评价数学模型。通过分层评估风电机组健康状态指标架构,得到机组健康等级并实现故障预警。最后,对大连驼山风电场多台机组进行评估试验,结果表明：该文方法能准确评估出风电机组健康状态等级,相比组合赋权云模型方法,灵敏度提高了1.85%。     

基于熵值法的大型风电机组运行状态综合评价

为实现大型风电机组安全经济运行,需要对其运行状态进行全面准确的评价。提出一种基于熵值法的大型风电机组综合评价方法。通过层次分析法归纳影响风电机组运行状态相关参数,在传统熵值法正负向指标基础上引入中间型指标,计算各子系统参数的信息熵值和权重,依据现场数据对机组运行状态进行综合评价。根据现场数据计算出的各指标权重客观真实,避免了由主观性和模糊性导致的偏差。验证结果表明:该方法可以较好地跟踪评价机组运行状态,及时发现隐患,为大型风电机组的安全经济运行提供参考。     

关于风电场设计相关问题的探讨

风电场的宏观选址、风电机组的微观选址、升压站和主控楼的选址以及风电机组的选型在风电工程设计过程中都有着举足轻重的作用。风电项目设计者必须重视这些方面的问题,使项目经济效益达到最大化。     

多场景随机风速条件下的配电网风电机组选址定容

建立了风速多场景概率分布条件下的风电机组出力模型,在已有配电网系统中预置各节点风速参数以保证规划结果符合实际配电网风速情况。在此基础上,根据风电机组接入配电网对系统有功损耗和系统静态电压稳定性的改善情况,选取风电机组接入配电网的候选位置。以年综合费用最小为目标,利用遗传算法实现风电机组接入的位置和容量的优化配置。IEEE33节点配电系统仿真结果表明,文中提出的风电机组接入配电网规划模型使规划结果更贴近实际,并可有效提高风电机组接入配电网的经济效益和可靠性指标。     

基于改进果蝇算法优化支持向量机的风电机组性能评估

目前,关于风电机组性能的研究多集中于某一关键部件,文章针对风电机组整体提出一种性能评估的方法。首先采用支持向量回归(SVR)预测正常状态下的评价指标,并使用果蝇优化算法(FOA)来寻找其最优参数。为了克服FOA易陷入局部最优的缺点,引入免疫思想增加种群的多样性,并采用自适应搜索步长,提高其收敛精度;然后通过变权思想对预测误差进行组合,得到风电机组偏离正常状态的劣化度,实现对风电机组的性能评估;最后,采用某风电场的数据进行实验分析,验证了文章所提方法的可行性。     

基于主动尾流控制的风电机群协同优化调度

针对机组间尾流效应严重影响风电机组发电效率的问题,提出了风电机组安全偏航约束计算方法、尾流特性混合半机理建模方法以及风电机群多目标协同优化调度方法。基于FAST. FARM平台完善了多自由度可控机组与尾流的动态交互集成仿真环境,对比分析了2台机组串列式排布以及华东地区某海上风电场7台机组实际排布下的协同运行优化性能。结果表明：所建立的集成仿真模型能够合理表征风电机群与空气流场的多领域动态交互特性,所提方法能够有效提升风电机群发电效能,促进经济效益、资源利用和成本控制的均衡优化。     

风电机组节能工程造价与财务分析

提出一种基于静态层次融合博弈视角的风电机组节能工程的造价预测算法实现财务分析。构建了风电机组节能工程的造价参量约束模型,采用静态层次融合方法对风电机组节能工程的参量数据进行质量-效率-成本融合,计算风电机组节能工程开销工程造价的潜在市场效益,结合参量约束条件,得到造价预测的优化函数。在博弈视角下,进行财务数据分析时发现,对风电机组节能工程造价的预测精度提高32.87%,质量水平均为90%以上、效率水平为100%、单位成本降低了10.5万元。仿真结果表明,采用该模型能实现风电机组节能工程的质量、效率和成本的优化配比,提高了工程质量和施工效率,降低工程成本。     

理论发电量完成率在海上风电场评价中的应用

针对中国目前海上风电场起步较晚,技术不够完善,行业内对于海上风电场建设、机组选型和运营维护缺乏足够经验的特点,为完善海上风电场效能评价体系,提出理论发电量完成率的概念和相应的计算方法;同时,将理论发电量完成率这一指标代入实际案例进行计算分析。结果表明,理论发电量完成率能较好地反映风电机组和风电场的运行状态,能够将风资源状况和风电机组运行状态按照时间序列有机结合起来,是一个可操作性强且具有实际参考价值的指标,对海上风电场的评价和运行管理水平的提升有较好的指导意义。     

Assessment of flicker limits compliance for wind energy conversion system in the frequency domain

Fixed-speed wind turbines produce voltage flicker during switching operations and they also produce flicker during continuous operation. In order to avoid power quality problems to consumers, it would be important to predict flicker emission from wind turbines at a certain site previously to installation. This paper focuses on a method to perform a fast flicker analysis caused by grid-connected fixed-speed wind turbines in continuous operation. The method has been developed completely in the frequency domain, including wind turbines. This method predicts the P_st value for each node system. Applying this method there would be no need to perform measurements in every node, which would be nearly impossible or to simulate the whole model in the time domain, demanding an enormous computational effort and storage capacity. The performance of the frequency domain method is applied to analyze different wind energy generation scenarios to assess their influence in a real power system.     

The extended Betz–Lanchester limit

A proposal for an extended formulation of the power coefficient of a wind turbine is presented. This new formulation is a generalization of the Betz–Lanchester expression for the power coefficient as function of the axial deceleration of the wind speed provoked by the wind turbine in operation. The extended power coefficient takes into account the benefits of the power produced and the cost associated to the production of this energy.By the simple model proposed is evidenced that the purely energetic optimum operation condition giving rise to the Betz–Lanchester limit (maximum energy produced) does not coincide with the global optimum operational condition (maximum benefit generated) if cost of energy and degradation of the wind turbine during operation is considered.The new extended power coefficient is a general parameter useful to define global optimum operation conditions for wind turbines, considering not only the energy production but also the maintenance cost and the economic cost associated to the life reduction of the machine.     

基于改进劣化度模型的风电机组日常运行状态评估

为准确地掌握整台风电机组的运行状态,提出一种基于改进劣化度模型的评估方法。首先求得风电机组层次结构中各状态参数的劣化度;其次通过组合赋权法确定各参数的权重,利用岭型分布隶属度函数确定各参数的隶属度矩阵;最后利用模糊综合评判法和彩色图谱对机组的运行状态进行评估和展示。案例机组的日常运行状态评估表明：所提方法可较SCADA系统提前发现机组发电机非驱动端轴承的异常,且误报次数较少。     

Maximizing the returns of LIDAR systems in wind farms for yaw error correction applications

Wind energy is an important source of renewable energy with significant untapped potential around the world. However, the cost of wind energy production is high, and efforts to lower the cost of energy generation will help enable more widespread use of wind energy. Yaw error reduces the efficiency of turbines as well as lowers the reliability of key components in turbines. Light detection and ranging (LIDAR) devices can correct the yaw error; however, they are expensive, and there is a trade‐off between their costs and benefits. In this study, a stochastic discrete‐event simulation was developed that models the operation of a wind farm. We maximize the net present value (NPV) changes associated with using LIDAR devices in a wind farm and determine the optimum number of LIDAR devices and their associated turbine stay time as a function of number of turbines in the wind farm for specific turbine sizes. The outcome of this work will help wind farm owners and operators make informed decisions about purchasing LIDAR devices for their wind farms.     

风电-抽水蓄能联合系统的优化运行研究

抽水蓄能和风力发电互补系统可以有效抑制风电功率的波动,为电网提供优质电能.为了确定各时段的风力发电机和抽水蓄能电站的出力状态,实现优化控制,文中从经济效益、电能质量和综合效益3个角度建立了优化模型,并利用遗传算法进行仿真计算.仿真结果表明：经济效益模型可以实现最大经济效益运行,对风电波动有一定抑制作用;电能质量模型可以使互补系统的输出功率平滑,输出功率标准差很小,但是经济效益会下降;综合效益模型考虑了电能质量的约束条件,在满足电能质量要求的前提下,实现最大经济效益运行,是综合考虑电能质量和经济效益后的一种优化运行策略.     

风电机组低电压穿越能力测试中的风机故障

近年来,我国风力发电装机容量不断增长,大规模风电并网对电网的影响日益受到重视。低电压穿越能力是风电机组并网特性的重要考核指标之一,该文详细分析了目前风电机组低电压穿越能力测试所依据的标准,就标准中对风电场及风电机组低电压穿越性能的具体要求进行了分项阐述,在此基础上总结了已开展的现场低电压穿越测试中风机发生的种种故障及其原因,证明了同样机型的风电机组测试性能存在差异,而且现场试验证实了风机零部件故障也成为影响风机低电压穿越性能重要因素。     

风力机叶片气热除冰技术研究现状与展望

风电机组叶片结冰给风电场的运行安全和发电效益带来双重困扰,因此迫切需要对结冰较严重的风力机进行除冰技术改造。本文首先对风力机叶片4种除冰技术进行对比,并对其原理、适用性和可靠性进行了分析和比较。重点阐述了现有气热除冰技术的4种技术路线及方案,讨论了气热除冰技术方案的经济效益和热传递效果,并对气热除冰存在的主要问题进行说明。系统论述了该技术在能量利用效率和除冰效率方面仍具有极大的改进和提升空间,提出了气热除冰设备在标准化、控制系统轻量化、系统效率提升等方面的一些设想和展望。     

Critical analysis of methods for mathematical modelling of wind turbines

Accurate modelling is crucial in designing an optimum system. Wind speed distribution of selected site, hub height and power output curve of chosen wind turbine, are the main factors which influence the performance of wind turbines, and therefore, these must be properly accounted for during modelling of the wind turbines.This paper presents comparative study of various methods for mathematical modelling of wind turbines, with reference to three commercially available wind turbins, with the help of an algorithm developed.It has been found that modelling methods, based on fundamental equations of power available in the wind, are cumbersome to use and do not correctly replicate the behaviour of actual wind turbines.Models based on a presumed shape of power curve, though simple to use, also lack the desired accuracy; however, they give satisfactory response for higher annual average wind speeds.Modelling methods in which actual power curve of a wind turbine is used for developing characteristic equations, by utilising curve fitting techniques of method of least squares and cubic spline interpolation, give accurate results for wind turbines having smooth power curve; whereas, for turbines having not so smooth power curve, model based on method of least squares is best suited.     

风电场风功率实时预测效果综合评价方法

超短期风电功率预测对含大规模风电的电力系统安全经济运行有着重要意义。但目前对预测结果的评价均停留在常规统计学指标上,缺乏合理的评价体系来评价某特定风电场所选取预测模型的优劣。简述了目前风电功率预测结果评价指标的不足,提出一种基于预测误差评价和预报考核等指标的风电场输出功率实时预测效果评估方法,为不同地区风电场根据其风电输出功率变化的特点,选择预测模型以及风电场输出功率预测效果的工程检验提供依据。最后,利用吉林省某风电场实测数据,采用该评估方法对不同预测模型的实时预测结果进行分析评价,实现了该风电场不同预测模型间的择优,验证了该评价方法的指导价值。