考虑复杂尾流效应和连接电缆故障的风电场可靠性建模

通过分析复杂地形下风电机组间的部分遮挡尾流影响,建立了考虑复杂地形情况下的部分遮挡尾流效应计算模型;在考虑风电机组的功率输出特性、复杂尾流效应和风电机组停运的基础上,特别考虑了风电机组间连接电缆故障对风电场可靠性的影响,提出了计及连接电缆停运的风电场可靠性模型。运用威布尔分布模拟风速,对风电机组和连接电缆故障进行序贯蒙特卡洛抽样仿真,利用MATLAB编写相应程序进行算例分析,结果表明复杂尾流效应模型能够相对准确地描述风电机组间尾流影响,计及连接电缆停运的风电场可靠性模型提高了原有风电场可靠性模型的精确性。     

考虑尾流效应的风电场可靠性模型研究

考虑风电场的风况条件及风机排布阵列、风机强迫停运率、风电机组之间的尾流效应和风电机组输出功率特性曲线,建立了风电基地发电可靠性模型.据此,对东北地区某一风电场的风速和有功出力进行了仿真研究,结果表明,风电场可靠性评估考虑尾流效应,有利于进一步准确研究风电场可靠性模型的应用以及风电场对电力系统可靠性的影响.     

考虑地形影响及尾流效应的风电场可靠性分析

现今大型风电场通常安装于山区、丘陵等风能资源丰富的山区,自然界风在流过这些地区时,由于地形复杂、机组间存在遮挡等因素,使得流过每台风力机的风速不尽相同,直接影响风电场的输出功率。为提高风能利用率、增加风电场输出功率,对所建风电场基于序贯蒙特卡罗模拟法,在综合考虑风速变化模型、所建地形影响及机组间尾流效应的情况下,对机组排列进行最优分布,并分析并网后系统的可靠性。该研究结果对于风电场规划选址、设计机组排列布局以及提高并网风电场经济效益等方面具有重要的理论指导意义。     

考虑电气故障和开关配置方案的海上风电场集电系统可靠性及灵敏度研究

为研究分析影响集电系统可靠性指标的因素,建立的可靠性模型中详细考虑了集电系统中全部电缆、开关、风机的故障,并提出了集电系统在开关传统配置和完全配置方案下的可靠性评估算法。通过实际算例分析比较了2种开关配置方案下的可靠性指标,重点对影响拓扑可靠性的电缆、开关以及风电机组的年故障次数和故障维修时间进行了灵敏度分析对比。结果表明:不同设备故障率对拓扑可靠性影响程度不同,电缆故障率对拓扑可靠性影响最大,其次是开关和风机的故障率。设备灵敏度也受开关配置方式的影响;在海上风场设备的可靠性参数变化范围内,开关完全配置方式下拓扑停运率明显低于传统开关配置。     

海上风电场66kV集电系统研究

随着海上风电机组单机容量和风场规模的不断增长,以35 kV作为场内集电系统的电压等级将逐渐成为海上风电发展的瓶颈.基于此情况,提出66 kV集电系统作为35 kV集电系统的替代方案,通过技术性研究比对,发现相对常规35 kV集电系统,采用66 kV集电方案后场内集电海缆长度约减小30％～40％,总资本支出减少17％～3...     

计及尾流效应的双馈机组风电场等值建模研究

针对双馈机组风电场内机组间尾流的相互影响,提出一种新的风电场等值建模方法。该方法考虑尾流效应,定义了"尾流影响因子"表征各台风电机组受其他风电机组尾流影响的程度,并以此作为风电场内风电机组的分组依据。将风向作为输入,从而进行风电机组的分组以及合并等值。同时给出了合并后等值模型参数的计算方法,得到风电场的多机等值模型。仿真结果表明,利用该方法建立的等值模型较之传统的等值模型能更准确地体现风电场的功率输出特性。     

基于潮流、可靠性线性化分析的海上风电场集电系统集中式拓扑优化

海上风电是新型电力系统的重要支撑,其集电系统需要大量昂贵海缆,占总成本比重较高,优化规划较为困难。为此,提出适宜集电系统的含网损线性潮流模型,基于决策变量构建潮流约束。考虑开关的优化配置,将可靠性综合成本引入模型,并对场景进行解耦,基于网络流模型构建故障功率流变量实现具有可靠性的数学约束化建模分析。综合多方面成本建立集电系统规划模型,将风机聚类后,进行集中式优化得到最优的拓扑设计。同时,提出标准成本的概念以综合评判设计方案与求解模型的优劣。最后,通过该方法与现有方法的算例对比,说明该方法得到的方案具有更低的标准成本,该模型具有更好的计算精度。综上,所提出的模型及方法更适宜于集电系统的规划分析问题。     

尾流效应和时滞对风电场输出特性的影响

由于大型风电场风电机组数量众多,占地面积较大,风电机组间尾流效应和风速时滞将对风电场并网点输出特性有较大的影响。以定速机组风电场为例,在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC平台上,搭建了25台750kW风电机组组成的风电场模型。分析和比较了不同风速模型的风电场输出特性。结果表明,时滞会平滑风电场输出功率,使得并网点功率变化率变小,从而提高其电能质量;尾流效应会造成风电场的风能损失。在风电场接入电网检测中,需要考虑尾流效应和时滞的影响。     

基于粒子群算法的风电场集电系统优化设计

大型风电场的集电系统拓扑结构和配置,关系着整个风电场的安全和可靠运行,其建设成本是大型风电场投资成本的重要组成部分。文章总结了集电系统拓扑设计的三个主要依据,构建了可靠性和经济性评估模型,提出了考虑工程实际约束条件下采用K-means聚类和粒子群算法实现集电系统的优化设计方案,最后将所提方法模拟应用于某一海上风电场集电系统设计中,通过可靠性与经济性评估结果,证明了所提方法的有效性。     

海上风电场集电系统开关配置最优化及可靠性评估

海上风电场集电系统中的海缆修复困难,需要在电缆两端增设开关以减少停运的影响。研究了此开关最优配置问题。首先,考虑了风电场中自动断路器和隔离开关的所有可能配置方案,构建了开关配置布尔变量,得到了包含发电量损失成本和设备成本的全项目周期效益现值表达式。其次,根据链形拓扑的特点,提出并证明了链形拓扑集电系统中电缆远离母线侧不应配置开关的规律,减少了决策变量的数目。引入辅助变量使约束条件线性化,使模型成为标准0-1规划模型。随后利用求解器进行了算例分析,所得结果的综合效益较工程方案提升了4.2%。最终,对影响因素进行了灵敏度分析,指出了开关价格与故障定位时间的变动是对于综合效益影响很小的因素,并基于解析法对最终设计方案进行了可靠性评估。该研究对于集电系统的规划具有一定的指导作用。     

计及风机故障相关性的发输电组合系统可靠性评估

随着风电场规模的不断扩大,风电并网对系统可靠性的影响越来越明显。基于非序贯蒙特卡罗模拟法建立了含风电场的发输电系统可靠性评估模型,该模型考虑了风速的随机性和同一风电场内风电机组停运事件的相关性。建立了计及风电上网量的多目标优化切负荷模型,并应用于风电场接入后系统可靠性评估。以IEEE RTS-79系统为例验证了算法和模型的有效性,并分析了风电场接入后系统可靠性的影响因素。     

考虑风电机组故障的风电场可靠性模型及其应用

提出一种风电场可靠性模型,该模型考虑风电机组故障,将风电场可用容量的概率分布与可用风能的概率分布相结合,计算出风电场输出功率的概率分布,然后将输出功率离散到数个降额运行出力水平,将风电场等效为一个多状态常规机组。模型不仅适用于由同种风电机组组成的风电场,还可用于由多种不同型号风电机组组成的风电场,可方便地应用于解析法和模拟法来评估风电场接入对电力系统可靠性的影响,以简化含大型风电场电力系统可靠性评估的复杂程度。以IEEE-RTS 79系统为算例,验证了所述模型的有效性。     

风电场风机尾流及其迭加模型的研究

在风电场场址选定的情况下,风电机组之间的尾流影响风电场风机的优化布置。目前,国内外关于符合风电场风机实际尾流以及迭加模型的研究主要侧重于一维线性模型及其迭加模型的实际应用。为此,推导建立了更加完整合理的一维非线性扩张尾流模型,即尾流影响边界随距离非线性增大;此外,根据风机尾流迭加的实际情况,分别推导建立了完整的风机尾流迭加计算模型来适应现有风电场的不同情形。通过相关工程算例结果与三维数值模拟计算结果的对比分析表明,所建立的风机尾流模型和尾流迭加模型更加合理,可有效提高风电场的发电效益。     

大型风电场等值建模与仿真分析

在研究大型风电场动态特性时,对风电场进行等值建模是一个重要课题。根据风机位置和尾流效应的影响对风电场进行区域划分,将风力发电机组合并简化,在PSCAD/EMTDC仿真平台上建立风电场整体简化模型,对不同的等值模型进行对比分析,给出了各种模型的优缺点和各自的实用性,并提出在动态仿真中风电场简化模型应用的建议。     

基于尾流效应的风电场最大出力优化控制

当前单台风电机组普遍采用最大风能捕捉方案,往往因忽略尾流效应而未能实现整个风电场的出力最大,故有必要提出一种考虑尾流效应的风电场最大出力优化控制方案。文章采用了Park尾流模型,重点研究了风电场功率分配优化策略,该策略通过内点法调整尾流效应下各机组的轴向诱导因子,进而协调优化机组的有功功率。针对不同的风速区域设置相应的控制策略,从而构建了优化控制方案的基本框架。给出了方案的具体思路,并以江苏某海上风电场为例,对比传统的最大风能捕捉方案,验证了所提方案的有效性。     

考虑风电出力概率分布的电力系统可靠性评估

由于风电出力的波动性,大规模风电并网会对电力系统的可靠运行带来影响。基于风速威布尔分布和单台风电机组功率特性,建立了考虑机组强迫停运率的风电场可发出力概率模型,模型能够反映风电场出力的随机性。同时,研究了电力系统可靠性指标随风电场可发出力的变化趋势,在此基础上,考虑到传统单一可靠性指标的不足,对含风电场电力系统的可靠性指标概率分布情况进行研究,求得风电场接入电网产生的风险价值和条件风险价值指标,为风电场的规划和运行提供基础。     

基于多重参考模型的风电场风机尾流模拟

为了研究三维旋转风轮的尾流流动情况,利用多重参考模型（moving reference frame,MRF）数值模拟给定风机的尾流情况,针对风机在不同的入口风速和桨距角的情况下,对其尾流流场的速度和压力分布进行了研究,发现风场的速度、压力分布及尾流、入口风速和桨距角变化对整个流场的影响与实际情况一致。该方法能预测风机运行性能和尾流湍流情况,并达到仿真风力发电机组气动流场的目的,用数值模拟的方法部分取代模型机的实验,既可缩短实验时间、节约实验成本、缩短研发周期,又能为机组运行提供可靠的建议。