考虑扇区划分的自然风风向建模

以随时间变化的自然风为研究对象,考虑风向扇区划分的方法,计算指定时间段内的风向时间维变差,基于统计学方法马尔科夫链模型理论与实验基地实测自然风数据,构建呼和浩特郊区典型风况下自然风风向变化的转移概率矩阵模型,并根据模型生成随机时间序列进行反向验证,意在建立更完整的风模型。     

风电机组风向波动概率特性研究

波动性是风资源的固有特性。定量分析风向波动性对优化风电机组偏航系统控制参数有重要意义。文章采用风电机组自身测量的风资源数据,提出了基于波动幅值A和波动持续时间T的风向波动量描述方法。采用Weibull分布对风向波动量的边缘分布概率密度进行函数拟合,使用Frank-Copula函数对边缘分布进行连接,构建了二维风向波动量的联合概率密度函数。与实际运行数据比对分析,验证了该风向联合概率分布的正确性。文章提取了一组能够精确量化风电机组本地风向波动特性的概率指标集,为风电机组偏航系统的参数优化设置及提升机组发电效率提供了支持。     

风向偏差角对风机功率预测的影响

提高风电功率预测准确率对风电场和电力系统的稳定运行都具有重要意义。风机偏航系统理论上可使得风机叶片自动适应环境风向的变化,但风向偏差角仍普遍存在。应用国电集团江西省某风电场的实测数据,分析了风向偏差角的分布特征及其对风机输出功率的影响。结果表明：风向偏差角具有显著的正态分布特征及日变化规律,当风速一定时,风向偏差角越大,则风机输出功率越小。进一步将风向偏差角引入预测模型,发现可有效提升风电功率预测的准确性,预测相关系数提升0.9%,均方根误差降低7.9%、平均绝对误差降低8.6%,表明在风电功率预测模型中,考虑风向偏差角的影响具有积极意义。     

考虑风速风向联合概率分布的风电塔筒结构风致疲劳寿命评估

针对风向对风力机塔筒疲劳产生影响的问题,基于实测数据对考虑风速风向联合概率分布的风电塔筒结构的风致疲劳寿命展开研究。首先结合甘肃安西地区37 a的实测风速风向数据,给出风速风向联合概率分布。然后利用主S-N曲线法分别对不同风向和不同风速下风力机塔架结构法兰及门洞区域的响应规律进行分析。最后考虑风速风向联合概率分布,对风电塔筒结构风致疲劳寿命展开研究。结果表明：门洞朝向与风轮朝向的夹角变化和风速的改变均对风电塔筒的风致疲劳寿命有一定影响,其中门洞朝向与风轮朝向夹角为225°时疲劳寿命最长,风速为10~14 m/s时疲劳寿命变化幅度最大;考虑风速风向联合概率分布能更准确地计算风力机结构的风致疲劳寿命,且以此为依据对门洞朝向进行调整可延长其疲劳寿命,因此建议对风电塔架进行设计时,应考虑风电场所在地区的风速风向联合概率分布。     

风向变化对风力机尾流影响的数值分析

为了探究风向变化对风力机尾流的影响,选取NREL 5MW风力机建立模型,采用Fluent软件在额定工况下对单台风力机及风向变化时的2台风力机进行数值模拟,并对比其输出功率及尾流的流动情况.结果表明:当风向变化角为0°,即串列排布时,上游风力机对下游风力机的影响很大;随着风向变化角由5°增大到10°,上游风力机对下游风力机的影响逐渐减小,下游风力机的功率减小率由7.53%减小到4.24%,输出功率明显增加,可见风向变化对风力机尾流有影响.     

风向角和倾角对光伏阵列风荷载的影响

该文通过数值模拟方法,系统研究单竖排光伏阵列的风荷载特性以及风向角和倾角的影响。结果表明：光伏阵列在横风作用下,迎风侧光伏组件的风荷载系数最大;光伏组件阻力系数、升力系数以及扭矩系数均随倾角的增大而增大,且在倾角小于20°时变化速率较大,大于20°之后体型系数趋于平缓;光伏阵列中,组件风荷载系数的遮挡效应十分明显,迎风侧光伏组件降低了背风侧组件的来流风速,使得位于下游区域的光伏组件所受风荷载显著减小,且倾角越大遮挡效应越明显。     

考虑风速、风向变化及尾流效应的风电场建模

对风电场建模过程中,确立准确的输入风速模型至关重要。风电场中机组排列密集,风机之间存在尾流效应使得各台风机的输入风速不可能完全相同,尾流效应的强弱与很多因素有关,如:风速、风向、机组的排列布置等。利用MATLAB程序实现在不同风速、风向、风机排列情况下输入风速的计算,模拟实现对风速、风向变化情况下风电场的快速建模。可以较准确地描述出当风速、风向变化时风电场功率输出的变化。通过仿真验证了此方法的正确性,该方法的可移植性高,可用于各种规模风电场输入风速模型的计算。     

尾流算法与风向变化对海上风机排布影响研究

  [目的]  为了获得海上风场的最优机位排布方案,提升海上项目在全生命周期内的经济收益,必须对影响发电量的关键因素做详细分析。  [方法]  结合海上风场工程项目的实际案例,基于自主开发的海上机位自动优化算法,分别应用Jensen和Larsen两种单机组尾流模型的技术理论,对比了多机组间三种不同的尾流组合叠加方式,并考虑了风向年际变化对现有机组排布的影响,给出了对应的最优机位排布方案。  [结果]  计算结果显示:海上风向的年际变化是影响机位排布的关键因素,使用不同尾流模型对机位排布的影响较小,多机组间尾流叠加方式对机位排布没有影响。  [结论]  研究成果为工程项目中最优机位排布的选择提供了关键依据,避免了风场25年全生命周期内上亿元的经济损失。     

计及随机波动风速、风向的风电场建模方法研究

提出风电场建模方法建立风电场随机模型,对风电场运行特性进行仿真,为实现大规模风力发电的可预测、可控制目标服务。通过对风电场等值模型与详细模型的仿真比较,验证建模方法的合理性,并得出在研究风电场动态特性及其对电网影响时应考虑风速、风向的随机波动建立风电场模型。     

考虑风向影响的风速随机模型研究

为了研究风力发电系统控制、功率输出估计及动态特性需同时考虑风速和风向的随机特征,建立考虑风向影响的风速模型.根据Box-Jenkins的建模思想,以样本相关分析为出发点,并借助于样本典型相关分析的有关概念及分析方法,建立了考虑风向影响的合成风速模型.在Matlab/Simulink仿真平台上对风速模型进行了仿真;实现了与电力系统分析程序DIgSILENT/PowerFactory的接口;通过仿真验证所建模型的合理性.     

沿海陆上风速衰减规律

为了研究沿海地带风的变化规律，在天津渤海湾进行了补充设点观测试验，结果表明，在距离海岸线10km的范围内，风速迅速衰减，随着向陆上的延伸（10km以外），这种衰减逐渐缓慢，并在此基础上得到一个陆上风速衰减的普适关系式。     

风电特性的初步研究

基于我国部分风电场的统计数据,分别利用概率分布、相关性分析对风电场的风电特性和规律进行研究。研究表明:风力发电量在全年的分布,可用三参数广义极值分布模型进行描述,风电的概率分布可以作为风电场性能的衡量指标之一,从分布情况可以得出其风电分布的大致规律;风电削峰后损失的大小以及对外部电源依赖的程度,可以作为风电场性能的另一个评价指标;日风电量之间属于微相关,风电预测需结合气象、气候、地形资料等进行。     

中国典型地区风能资源特性研究

利用西北地区和东南沿海地区具有代表性的测风塔资料,对比分析其风能资源特性差异,结果发现:①即使西北和东南沿海地区的年平均风速相同,西北地区的年平均风功率密度和年风能密度均显著大于东南沿海地区,其风功率密度可大1～2个等级,造成这种显著差异的关键因子是西北地区"大风速"的出现频率较东南沿海地区多;②西北地区和东南沿海地区的风向变化主要以小角度变化为主,但两地区的风向变化特征明显不同:西北地区的小风向变差角出现频率略少于东南沿海地区,而较大的风向变差角出现频率明显多于东南沿海地区.两类地区不同的风资源特性将影响风电场选址和设计、风电机组选型以及建成后的运行管理模式,具有重要的现实意义和使用价值.     

变风载下风力发电机齿轮传动系统动力学特性研究

根据风力发电机齿轮传动系统所处的由随机风速引起的复杂变工况环境,用自回归AR风速模型模拟实际风场的风速,获得了由随机风速引起的时变风载荷;采用集中质量参数法建立了传动系统的纯扭转动力学模型,求得了系统的固有频率和阵型;研究了传动系统在时变风载下的动态特性,求得了各齿轮的振动位移和各齿轮副的动态啮合力,为风力发电机传动系统的动态性能优化和可靠性设计奠定了基础。     

搅拌式风力致热装置启动性能研究

搭建搅拌式风力致热试验台,以自制的2种致热器为研究对象,使其分别在3个不同平均角加速度24.92、14.66、8.04 rad/s2下启动.通过动态扭矩测试仪和数据采集仪测试记录致热器启动阶段的相关数据.结果 表明:致热器启动时所需扭矩与角加速度的一次方、转速、叶片半径的二次方成正比,同时得出这些因素之间的关系式;满负...     

变桨距风力发电机额定风速的确定方法

根据风速的Weibull分布特性和变桨距风力发电机的发电特性,构建不同额定风速下风力发电机年发电量计算方法.应用美国可再生能源实验室(NREL)对风力发电成本的研究成果,建立了变桨距风力发电机发电的度电成本数学模型,提出了以度电成本最低为目标的额定风速确定方法,为变桨距风力发电机的额定风速最优选择提供了计算依据.     

渤海海峡长岛风特性研究

根据渤海海峡长岛的1996年测风资料,对渤海海峡上风特征进行了分析研究,研究了海面、海岛风随时间和随高度变化规律,并与内陆有关站测风资料进行对比。同时,对海面、海岛综合粗糙及负随高度变化的参数a值进行分析,为开发利用海岛风资源提供科学依据。     

兆瓦级风力发电机组的稳定性分析

建立了风轮转子/塔架系统的运动方程,并通过对该方程进行解耦分析得到了机组的振动模态.在对兆瓦级风力发电机组的振动模态计算、分析的基础上,给出了系统固有频率的最低点;系统工作转速与系统固有频率的交汇点;塔架的半径、壁厚与系统固有频率的关系.以上研究对我国自主设计兆瓦级风力发电机组提供了一定的理论依据.     

浓缩风能型风力发电机迎风自动控制系统

风力发电机的迎风控制对于保证其正常发电十分重要。根据浓缩风能型风力发电机的形体结构 ,设计了由风向标、PLC可编程控制器、小型直流继电器、直流减速电动机、蜗轮蜗杆减速机等组成的闭环控制系统。实验结果表明整个系统可在风向变化超过± 15°时自动迎风 ,达到了设计要求。在程序设计中考虑了电缆缠结及解缆 ,可以使风电场管理人员在较长的时期内不必检查电缆缠结情况 ,简化了风力发电机的维护过程。为浓缩风能型风力发电机组向中、大型并网发电机组发展奠定了基础