基于弃风利用的塔筒电梯供电模式研究

目前弃风现象日益严重,从对弃风部分消纳的要求出发,提出运用弃风电量为塔筒电梯供电并在弃风不足时使用储能系统作为塔筒电梯的补充电源的供电模式。以配置储能系统经济性最优为目标,建立了塔筒电梯储能系统模型,使用遗传算法(GS)优化储能配置。采用新疆某风电场的实际统计数据计算风电场弃风电量和塔筒电梯使用功率。通过算例计算得出储能电量和充放电功率,并优化储能系统的参数使储能系统运行成本最低,结果表明,基于弃风利用的塔筒电梯需要配置的供电模式方案是可行的。     

基于弃风利用的塔筒电梯储能系统优化配置

针对弃风电量消纳问题和塔筒电梯能耗问题,提出在风力发电场塔筒电梯中,利用储能技术对风资源进行时空转移的优化配置方法。考虑储能受到的约束条件和塔筒电梯运行负荷缺电量,以储能系统成本最低和塔筒电梯负荷缺电率最小为目标,构建储能多目标优化配置模型,采用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-II)求出Pareto最优解,确定储能系统优化配置方案。最后,利用达坂城某风电场检修数据进行仿真分析,结果表明该优化配置方案在降低负荷缺电率和成本方面具有显著效果。     

考虑最小失弃风量的塔筒电梯供电优化调度

针对目前风电场存在弃风严重与风电机组维护量巨大的问题,该文提出在"弃风量+储能补偿电量=塔筒电梯消耗电量"的供电模式下,构建基于最小失弃风量的塔筒电梯供电优化调度经济模型。首先分析塔筒电梯供电模式,建立塔筒电梯日耗电量模型;其次构建包含储能成本、风电场内部购电成本、储能补偿火电排污和环境治理成本等相关指标的目标函数,提出采用改进粒子群算法,高效解决塔筒电梯供电优化调度问题;最后以新疆达坂城某风电场对该优化调度模型验证,通过算例验证该模型对塔筒电梯供电优化调度的可行性与有效性。     

海上风机过渡段塔筒精确安装与精准调平工艺探讨

在海上风电场风机基础施工过程中,过渡段塔筒安装及调平是重点和难点。在海上复杂、恶劣的施工条件下,要实现过渡段塔筒的精确安装与精准调平具有相当大的难度,目前国内海上风机过渡段塔筒的安装技术还未成熟。文章以上海东海风电场5 MW大容量样机为例,通过研究过渡段塔筒加工制作过程、安装工序、调平工艺以及施工过程中预防变形所采取的措施等,结合工程实际,解决了在海上进行风机过渡段塔筒精确安装与精准调平的问题。     

采用样板机法计算风电场弃风电量的实测数据统计分析

弃风限电问题已经成为制约我国风电产业发展的严重问题。准确估算弃风电量对合理评价弃风影响、制定风电发展政策和用于调度运行等都具有重要的意义。目前,我国采用样板机法进行弃风电量估算,基于甘肃省风电场实测数据,对估算的有效性和精度进行了统计分析。主要分析了弃风限电对风电机组出力特性的影响;基于蒙特卡罗方法提出了在选择不同数量的样板机组的情况下计算风电场出力分布的统计方法,并与穷举法对比,证明了该方法的有效性;研究了采用样板机法估算风电场理论应发电量的精度及其与样板机台数的关系;计算了典型风电场的弃风率。     

基于经验模态分解和马尔科夫链的弃风电量预测

通过风电场历史功率数据和风电机组功率数据分析,把两组数据之差作为弃风电量时间序列,在此基础上将经验模态分解和马尔科夫链结合,对弃风电量进行预测。首先,将弃风电量时间序列EMD分解,提高序列的平稳性和周期性,生成9个序列分量;然后,将各序列分量进行状态划分,采用马尔科夫链分别对9个分量进行时间序列生成;最后,将各生成的时间序列进行叠加,完成对弃风电量的预测。文章以某风电场为例,对基于经验模态分解和马尔科夫链的弃风电量预测方法进行了仿真验证,结果显示,此方法能较好地跟踪弃风电量的走势,其预测精度达到了相应的要求。     

金紫山风电场风机基础沉降观测与资料分析

结合金紫山风电场工程,介绍了金紫山风电场风机基础监测具体方法、监测时间和密度及监测数据分析。分析结果表明：风机基础在最初时期,由于风机基础本身自重、回填土重量、风机塔筒及风机机舱垂直荷载,呈现出下沉状态。沉降经过一段时间后,下降趋向稳定,风机基础沉降主要与主风向呈有规律变化,与主风同向的监测点上升,与主风反向的监测点下沉。     

电、煤锅炉联合供暖消纳弃风策略及效益分析

针对当前中国"三北"地区风电大规模快速发展而存在的大量弃风问题,研究基于电储热锅炉和燃煤锅炉联合供暖的弃风消纳策略,并建立起综合效益分析模型。根据电网运行管理部门的风电出力与负荷预测数据,建立特定时间段内弃风电量计算模型,并在此基础上研究电储热锅炉利用弃风电量储热、放热的"电-热"能量转换模型,提出利用弃风电量替代燃煤锅炉进行供暖的调度策略。根据热网所需总热量及电储热锅炉调度策略,研究燃煤锅炉最佳节煤运行方式,进一步提出电、煤锅炉联合供暖消纳弃风协调调度控制策略。研究电储热锅炉所消纳弃风电量与同等热量下燃煤锅炉煤耗间换算模型,建立电、热锅炉联合消纳弃风的综合效益分析模型。以风电供暖工程实例进行的仿真分析表明,该文提出的电、煤锅炉联合供暖消纳弃风策略可有效提高弃风消纳能力,同时能大幅减少燃煤锅炉煤耗,提升经济和环境效益。     

基于EEMD-ACS-SELM的弃风电量组合预测模型

风电已在电力系统中得到了有效利用,因此,弃风电量的准确预测对于电网的安全、经济运行至关重要。文章提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)和t分布自适应变异布谷鸟算法(ACS)优化改进极限学习机(SELM)的弃风电量组合预测方法(EEMD-ACS-SELM)。该方法先采用集合经验模态分解,将原始弃风电量序列分解为一系列不同频率的分量,基于模糊熵理论计算各分量的熵值,并将熵值相似序列重构为新的子序列。然后,将新序列分别建立改进极限学习机预测模型,利用ACS优化算法对SELM算法的输入权值和阈值进行优化。最后,将各序列预测值叠加求和得到原始弃风电量序列的预测值。以新疆某风电场实际运行数据进行算例分析,结果表明,文章所提方法对弃风电量的预测具有较高的精度。     

兆瓦级风电机组塔筒环境脉动实测与模态分析

通过对内蒙古辉腾锡勒风电场中某1.5MW风电机组塔筒进行环境脉动实测,利用ANSYS有限元软件完成对塔筒的建模和模态分析,并与现场实测分析得到的数值进行对比,其差值在允许范围。数值模拟与实测得到的风电机组塔筒固有频率均与桨叶旋转产生的激励频率有适当的间隔,满足我国标准《风力发电机组塔架》避免共振的规定。     

弃风限电条件下复杂地形风电场短期风功率预测对比分析

为提高弃风限电条件下风电场短期风功率预测的准确率,选取甘肃及湖北位于不同条件下5个风电场2015年5月份和9月份的数据进行对比分析。利用BJ-RUC耦合CALMET模式模拟风电场风速资料,通过线性滚动订正方法对模式资料进行订正预处理,分别采用物理法、动力统计法、集合预测法和自适应偏最小二乘回归法探讨不同条件下风电场的预报效果。结果表明:1)线性滚动订正方法能够有效降低数值预报风速误差,其中以时间步长为1 d订正效果最佳;2)动力统计法在风电场弃风率低于50%时优势明显;3)物理法3在未限电地区表现较优,可见采用实测数据建立的风功率预报模型能较好地预测未限电地区的风电功率;4)集合预测法和自适应偏最小二乘回归法可有效提高弃风限电地区的短期预测准确率,准确率最高可提升约30%;5)针对不同条件的风电场,从预报效果和普适性的角度来看,集合预测法在所有方法中稳定性最佳。     

考虑尾流效应对风电场机组布局的影响分析

尾流效应的存在会导致风电场下风向风能减少,流场湍流度增加,进而影响风电场中位于下风向风机的效率和风轮的使用寿命。文章对尾流效应研究现状进行了概述,利用WASP软件以及风资源数据进行风电场模拟计算,将上下游风机之间间距以及上下游风机连线与主导风向的偏向角作为风机定位坐标,建立了分别由2台、3台、4台风机组成的模型并进行计算。比较在不同风机布局的情况下,风电场内每台风机和风电场的年净发电量以及尾流损失值随风机布局的变化趋势。对比计算结果得出风电场机组布局中风机之间的最佳间距和偏向角的定量值,确定风机尾流效应分析在风电场内机组布局中的重要性,为优化风电机组布局以及提高风电场风能利用率提供理论依据。     

大规模弃风与储热协调调控评估方法

北方地区合理利用大规模弃风电量,特别是将弃风用于清洁供暖,必将产生巨大的社会效益.本文重点研究弃风电量与储热容量匹配关系,以及评估某省级电网连续5年储热跟随弃风运行情况.首先,提出基于年弃风电量、年最大弃风功率和最大日弃风电量的全额消纳弃风储热容量配置方法,以及基于年最大弃风功率按百分比部分消纳弃风的储热容量配置方法.然后,根据分布式储热和集中式储热的运行特性,构建储热跟随弃风能力的评估模型.最后,通过某省级电网连续5年的实际运行案例进行数值分析,研究供暖季和供暖季低谷期弃风消纳问题.弃风消纳电量与储热配置容量结果显示,储热装置对电网弃风消纳效果显著,随着风力发电装机容量增加,储热配置容量也应增加才能满足弃风消纳需求,且不以百分百消纳弃风电量为目标配置储热容量更经济.此外,储热跟随弃风评估结果显示,基于年弃风电量配置储热功率更符合电网的实际运行情况,储热应跟随弃风规律运行才能提升电网消纳弃风的能力.     

风电机组理论发电功率计算及对比优化

近年来风电装机数量快速增长,新能源发电占比逐渐提高,由此带来的电网调峰问题日益突出,尤其是风电的消纳矛盾日渐加剧。风电场理论功率计算可以更好地分析风电场实际发电和限电情况,以及弃风电量情况等,用以缓解电网和风电场发电之间的矛盾,有利于电网调度准确评估风电场的实际风力发电值。通过样板机法、测风塔外推法、机头风速法来计算风电场理论功率,并对这几种计算方式进行了对比分析,综合各种计算优势得出更切合实际的理论功率。     

复杂地形风电场一体化优化设计研究

针对现阶段复杂地形风电场微观选址以及风力机布置等的密切关系,以风力机布置更加合理、上网电量更多、投资更加节省为目标,简要分析影响复杂地形风电场设计的主要因素,建立微观选址、集电线路、检修道路设计等一体化的优化问题数学模型,依托风电场区域内已有的1 a测风资料,运用遗传算法进行微观选址的优化,在风力机机位优化的基础上进一步利用单源最短路径算法、最小生成树算法等优化算法对集电线路和检修道路进行优化。实践表明,该文的研究结果可为实际的风电场建设前期工作提供重要的过程指导。     

限电情况下风电场内机组最优组合方案研究

近年来,由于风电渗透率持续增加而电网消纳能力有限,造成风机产能过剩,"弃风"现象开始凸显。为保证电力系统的稳定运行,要求风电场主动参与系统调频,根据电网调度部门指令控制其功率输出。将风速预测信息与尾流效应模型结合起来,预测场内每台机组的最大出力。在此基础上,以提高风电场效益为目标,建立了限电情况下风电场内机组组合问题的数学模型,并利用改进的粒子群算法进行优化研究,得到限电情况下风电场内机组最优组合方案。最后通过实际算例进行仿真分析,验证了所提出方法的可行性和优越性。     

水平轴风力机塔筒涡激共振疲劳分析

利用梁单元对水平轴风力机塔筒进行有限元离散建模,基于塔筒不同安装状态时的固有频率和振型计算,分析了塔筒涡激共振,计算了发生涡激共振时临界风速下的塔筒最大振幅和惯性力。以某3.0MW风力机塔筒为例,利用名义应力法计算涡激共振产生的塔筒惯性力矩和疲劳损伤,分析了需要避免的塔筒安装状态。结果表明,本文计算模型简便有效,能较快地预测涡激共振对塔筒疲劳特性的影响,从而为风电机组塔筒设计和安全吊装提供了理论依据。     

基于Beta分布的空气源热泵联合蓄热器供热系统储热容量最小区间研究

在新疆偏远地区的风电场,为保证风电场建筑冬季供暖舒适性和达到弃风部分消纳的要求,提出利用弃风为空气源热泵联合蓄热器的建筑节能系统的供热模式。为达到降低成本和供暖舒适的目的,对建筑节能系统的储热容量最小区间进行计算。首先通过新疆风电数据计算风电场弃风曲线,根据建筑节能系统的性能对每日弃风进行弃风时段划分,依据弃风时段与供暖时段的匹配差异匹配蓄热器补充热量。提出基于Beta分布的储热容量分布特性的储热容量最小区间研究,并验证计算得到的最小区间的正确性。     

特种风力发电机组塔筒防腐方案研究

高原和海洋的风能资源丰富,更能发挥大容量风力发电机组的优势,利用前景广阔。但高原和海上的自然环境恶劣,对风机承载部件——塔筒的防腐要求更为严格。针对在高原和海上运行的特种风机,分析了塔筒的腐蚀环境,研究了塔筒的防腐原理,提出了塔筒的具体防腐措施和防腐方案,为特种风机塔筒的防腐提供了参考。     

小时弃风电量的电网弃风电量分析方法

以弃风小时电量为基础,提出各种风力发电总和、弃风电量总和以及弃风率和弃风电量占比模型,分析重要季节、重要时间段弃风率和弃风电量占比,为有针对性消纳弃风电量提供定量技术支撑。运行实例表明,北方地区冬季供暖期弃风电量最大,占到总弃风电量的90%,全天低谷弃风电量占总弃风电量的60%。