基于实测数据的风电场稳态等值建模研究

针对大型风电场仿真模型复杂,计算量大的特点,提出一种利用实测数据建立大型风电场稳态等值模型的新方法。通过粒子滤波算法对原始风速数据进行预处理,消除噪声干扰对真实数据的影响;考虑到风电场内风机的风况差异问题,采用K-均值聚类算法提取反映风电机组风况差异的特征风速,以简化建模过程;选择特征风速和实测风电功率为输入、输出信号,应用BP神经网络拟合风电场稳态等值模型。该模型考虑了风电场地形地貌、机组分布因素,利用实测数据对模型进行泛化能力分析和精度验证,仿真结果表明,该方法具有一定的准确性与合理性。     

基于运行数据的大型风电场建模方法研究

为了研究大型风电场并网对电力系统调度、规划与设计的影响,运用统计学理论对大型并网风电场实时运行数据进行分析,提出一种利用运行数据建立风电场等值模型的新方法.采用数学形态学滤波器滤除风速中各种干扰,通过主成分分析法找出最能表征风电场运行行为的因子,实现对风电场的降阶处理.最后利用支持向量机的方法建立风电场整体模型.该模型...     

基于优化CFD模型的风电场风速数值模拟

为了提高风资源普查的精度,更好地针对我国地形及风况,文章优化了现有风资源计算流体力学模型,并编写了相应计算模块。优化模型包括:(1)贴合复杂山地地形的网格化分器,可以对任意地形进行网格划分;(2)通过分析测风数据自动计算湍流模型系数;(3)增加温度运输方程,将大气边界层热稳定度耦合到动量方程和湍流模型中;(4)与实际大气边界层热稳定度分层效应一致的入口条件及壁面函数。为了验证优化后的风资源计算方法的精度,文章对一待开发风电场进行了风资源计算。计算结果显示,使用优化的模块可以更精确地计算风速,与优化前相比,可以将误差至少降低10%。     

基于运行数据的风电场并网特性评价研究

在风电场运行状况实时监测数据的基础上,分析并处理运行数据,通过改进的广义S变换提取电压跌落特征量,计算指令变化率提取有功功率控制以及电压控制特征量,针对风电场运行特性给出并网特性评价方法。典型案例分析证明,所提出的评价体系无需现场检测即可实现风电场并网特性的全寿命周期监测与评价。     

基于分段图像识别的风电场异常运行数据清洗方法

风电场异常运行数据清洗对风电场功率预测、理论功率计算以及发电性能评估至关重要。针对现有数据清洗方法中基于统计特征的清洗算法无法有效清洗风功率曲线中部的堆积型异常数据,基于图像识别的直接清洗算法会忽略不同风速区间的像素点密度分布差异等问题,文章提出了基于分段图像识别的风电场异常运行数据清洗方法。首先,以切入风速和额定风速为数据集分段点,生成分段二值图像集,构建基于Canny边缘检测的分散型像素点辨识模型;然后,基于边缘内图像集,构建基于数学形态学的堆积型异常像素点辨识模型;最后,以中国西北地区某两个风电场的实际运行数据为算例,与四分位法、基于密度的空间聚类（DBSCAN）法、基于图像的直接清洗算法进行对比分析,验证了所提算法的有效性和适用性。所提方法采用数学形态学分割图像的主要部分和突起部分,从而有效辨识风功率曲线中部的堆积型异常数据;通过设置不同分段图像的清洗参数以改进图像直接清洗算法对局部细节的识别性能,清洗后的正常数据散点分布更为平滑。     

风电场异常数据辨识与重构技术综述

风电场运行数据的质量是影响风电消纳的重要因素,电网调度运行以及电力市场等业务应用都需要风电场数据支撑,但一般情况下,风电场采集到的原始数据会包含部分异常数据。本文详细分析对比了国内外学者对于异常数据辨识和异常数据重构使用的方法。依据数据辨识原理将目前国内外使用的数据辨识方法分为3类,阐述了各辨识方法优越性以及局限性;其次,根据使用重构方法的数量将数据重构方法分为了单一重构法和复合重构法,阐述了各重构法的适用场合以及局限性;然后,根据风电数据的不同应用场合,对异常数据辨识对象以及辨识方法做了详细研究;最后对本领域未来可研究的问题进行了展望。     

台风过境风电场的CFD数值模拟方法研究

以台风烟花过境沿海陆上风电场期间,风电场内特别是风电机组位置的风速、风向和湍流强度的微尺度分布及其随时间的变化为研究对象,基于中尺度WRF模式的模拟结果建立CFD计算域的边界条件,建立台风大气边界层风速、风向廓线参数化模型,以及考虑中尺度热带气旋和台风边界层内卷效应的风场CFD计算模型。算例结果表明,所建立的台风大气边界层风场CFD计算模型可反映台风大气涡旋在风电场微尺度范围的流动特性,风电机组轮毂点的计算风速和实测的机舱风速符合较好,表明所研究的方法可进一步应用于台风影响地区风电场内风电机组台风风险的精细化评估,开展考虑台风风险的微观选址优化等。     

风电场中多台风力机的数值模拟

将NREL5MW风力机作为基本机型,使用致动线模型和大涡模拟相结合的数值方法,在中性大气边界层中模拟含有多台风力机的风电场.为了模拟风电场的复杂入流条件,首先模拟体积为3000 m(长)×3000 m(宽)×1000m(高)的大气边界层,并对模拟结果进行验证,结果表明:在覆盖逆温层以下,不同高度处的位温不变,平均风速满...     

基于运行数据的风电场等效建模方法比较

比较研究了传统的和基于运行数据的风电场等效建模方法。分析了传统单台风电机组输出功率累加的方法存在误差的原因。探讨了基于运行数据的等效建模方法,结果表明该方法更符合现场实际。但如何把握选择运行参数的复杂度与模型的简化度之间的关系。以既达到等效的效果又满足仿真精度的要求是下一个有待解决的问题。     

峡谷地形条件下风电场风况数值模拟研究

针对掌握复杂地形区域内的风能分布对风电场微观选址有重要作用的问题,采用计算流体力学(CFD)技术,基于商用软件FLUENT平台,数值模拟了峡谷地形中风流流动规律,对比分析了主导风向、地形坡度及地面粗糙度三种主要影响因素变化时风场风速的分布情形,可为此类地形风电场的风机机位布置和塔架安装高度提供参考.     

海上风电场输电方式研究

  [目的]  随着海上风电场规模的扩大,新型输电技术广泛应用于海上风电场的电能传输,海上风电正面临着不同于陆地电网成熟模式的新挑战,需要进一步明确不同输电方式的技术特点与发展前景。  [方法]  概述了海上风电场四种输电方式即高压交流海底电缆、柔性直流输电技术、高压气体绝缘管道母线(GIL)和混合直流输电方式的技术特点和发展前景,并对各种输电方式进行了详细的成本构成分析及计算,对不同输电距离不同输送容量下的输电方式做出经济性比较。  [结果]  研究表明:我国现行海上风电输电方式中高压交流和柔性直流输电技术较为成熟,输电方式的选取受输电距离的影响,以输电距离约52 km为临界点。输电距离低于52 km时,交流输电具有经济优势;输电距离等于52 km时,柔性直流输电与交流输电两种方式成本相等;输电距离超过52 km后,直流输电方式的经济成本将低于交流输电方式,输电容量大小对输电方式的选择不会有太大影响。  [结论]  在不同输送容量下,近海风电输送方式仍然建议采用交流输电,远海风电输送方式建议采用柔性直流输电。     

海上风电场联合送出优化方案研究

  [目的]  结合我国广东地区海上风电场布置及典型送出方案,对两个300 MW风电场联合送出的方案进行了探讨。  [方法]  在电气主接线、海缆选型、可靠性分析、海缆敷设与供货、可比投资等方面进行了分析比较。  [结果]  最终得出联合风场送出的优化方案,即设2座220 kV海上升压站＋1座陆上集控中心,其中1座升压站通过1回3×1 000 mm2海缆接至另1座升压站GIS,汇流后再通过2回3×1 000 mm2海缆一并送出至陆上集控中心。  [结论]  联合送出的优化方案可大大节省投资并减少用海面积,可为后续海上风电场电气设计提供参考。     

海上风电场工程集电系统拓扑设计研究

海上风电场的集电系统设计是电气专业设计的一个重要内容,集电系统的拓扑布局和开关配置设计对整个集电系统的经济性和可靠性影响很大。广泛调研了国内外主要研究和工程成果,分析对比了集电系统的多种布局和开关配置设计,结合案例给出了适合案例工程情况的集电系统总体设计方案,并展望了未来大容量,远距离海上风场的集电系统方案设计趋势。     

一种海上风电继电保护配置优化方案研究

  [目的]  为了提升海上风电场利用效能和节省投资成本,需要对海上风电场电气主设备的继电保护进行合理配置以及优化动作时限。  [方法]  取消220 kV海缆出线侧的断路器,连接海上升压站母线两侧的220 kV海缆纳入海缆“T”接线路的三端分相电流差动全线速动保护范围。同时,将35 kV站用变和35 kV接地变合并,采用简易35 kV母线保护,配置主变低压侧与35 kV进线开关之间电缆的零序CT等措施。  [结果]  因此,节省了1台220 kV断路器及2套220 kV母差保护投资。同时,节省了约70 m2的海上升压站空间和相应投资成本,提高了保护配置的灵敏性和可靠性。  [结论]  海上风电继电保护配置优化方案经济合理,有望应用于工程实践中。     

基于多波束数据的海上风机基础水下地形监测研究

[目的]为了确保海上风机运行安全,需要掌握海上风机基础周边地形的变化.[方法]文章采用了多波束测深系统对风机周边地形进行了6次定期监测,获取了高精度和高密度的水下地形点云数据,通过对点云数据进行数据处理和分析,构建了高精度的水下地形数字高程模型DEM,通过数字高程模型叠加分析,计算出不同时期的冲刷量,最后通过三维模型展...     

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。     

利用STRM和NCEP数据提高风电场宏观选址的准确性

利用STRM数据得出风电场宏观地形,利用NCEP数据提取出风电场的气象数据,在WASP813软件的支持下,计算出描述风资源概况的风速、风功率密度和威布尔分布参数值的分布概况。根据风速、风功率密度分布可以直观地看出风资源的分布情况．根据威布尔分布参数值能够计算出初步的发电量,进而为风电场的宏观选址和下一步测风塔的建立提供依据。     

基于风险管理的海上风电进度管理方法研究

[目的]为了优化海上风电项目EPC总承包建设过程中的进度控制,以有限的管理资源紧抓项目进度控制重点,提出了一种基于风险管理的海上风电进度控制方法.[方法]通过项目风险管理,分析识别可能对项目进度造成重大延误的进度风险,并采取相应的风险应对措施,最大限度避免或减少工期延误,并以两个海上风电项目为例,验证了该方法的可行性....     

双体风电运维船阻力CFD计算及降阻设计研究

[目的]船舶阻力直接影响着船舶的快速性能,对于一艘海上风电运维船,快速性能是此船舶的重要性能指标之一.因此,需要计算船舶的阻力并研究有效的阻力优化方法.[方法]基于CFD方法,建立了数值模型,对某19.1 m长的双体海上风电运维船的阻力性能进行了研究,计算并分析10 kn、13 kn、16 kn和20 kn这四个不同航...     

PSAT应用于风电系统暂态稳定性研究

  目的  为了研究各风电系统的暂态稳定特性及各风电机组的低电压穿越能力,同时讨论无功补偿容量的加入对各风电系统稳定性的影响。  方法  在PSAT平台上建立了风速、换流器和风力发电机的数学模型,并利用三机九节点包含风力机组的电力系统网络模型,在三相短路故障情况下用时域仿真法对这个网络进行了仿真。  结果  获得了直驱风电系统、双馈风电系统、恒速恒频风电系统在不同母线短路故障持续时间下的电压曲线或功角曲线。  结论  得出了不同机组类型,不同扰动类型,以及不同持续时间下,各风电系统稳定性不同的结论。