海上风电机组抗台风技术研究

台风严重制约着海上风电发展。通过台风影响风机的空气动力学分析,计算作用于叶片、塔筒及风电机组整体风荷载,剖析其强度承载能力。结合IEC 61400和GB/T 31519-2015、GB/T 18451.1-2012等设计标准要求,对风机制造各主要部件成本及现有抗台风手段进行分析,提出调整风机叶片材料强度、增加伸缩式叶片定位机械臂来固定风机叶片、将风机塔筒中部固定螺栓连接改为上部塔筒可下沉式折叠结构以及调整海上风机抗台风控制策略等多项措施增强海上风电机组抗台风能力,以期实现海上风电机组成本低、工程实用性强、抗台风效果显著。     

浅析风电机组偏航系统

本文对风电机组偏航系统及其技术特点进行分析研究     

直流串并联海上风电机组控制策略

以VSC-HVDC技术为基础,提出了海上风电场直流并串联拓扑结构。此结构可以采用简化结构的永磁直驱风机,具有直流升压的优势,减少了变压站和换流站所需的海上平台建设,也减少了变压和换流过程中的损耗,降低了系统复杂度,减少了建设成本,有利于系统维护。同时此结构在一定程度上解决了风机串联结构和并串联结构中故障所造成的系统波动和支路环流的问题。提出了针对直流串并联结构的协调控制策略。最后通过软件仿真验证该结构的稳定性和控制策略的有效性。     

海上风电机组维修优化研究综述

我国目前海上风电发展尚处于初期阶段,亟待开展海上风电维修策略优化相关研究。根据当前国内外海上风电发展现状,对近年来海上风电运维策略研究的国内外现状进行了综述、分类和解析,分别对基于海上运维后勤管理的优化、维修可靠性及可达性为目标的优化、海洋风能气候与气象预测的维修优化、有限运维数据下维修优化、海上风机容错运行的冗余优化、经济成本控制运维优化层面对近年来的中外文献进行了综述,并对以上海上风电的运维优化特点进行了逐一分析,以此得出了海上风电运维研究热点和方向展望。并结合国外海上风电的发展,提出了我国海上风电的发展及技术方向,对于我国海上风电可持续发展具有一定的借鉴意义。     

考虑台风影响的海上风电机组双层检修策略

台风等极端天气频发,给海上风电机组检修计划的制定带来了挑战。一方面,定期检修不能及时应对台风等恶劣天气的影响,而状态检修随机的检修时段不便于实际操作;另一方面,海上风电机组定期检修计划需要合理考虑多方面因素。因此,考虑台风影响,提出双层检修优化策略：上层定期检修优化以检修成本、海上风电系统送出能力、受端电网可靠性三方面的指标综合评分为优化目标;下层状态检修优化以检修成本最小为目标,在上层定期检修优化之上优化安排状态检修计划。之后通过算例对所提双层检修策略进行对比评估。算例表明,与定期检修和状态检修相比,所提双层检修计划能够在检修成本增幅不大的情况下,有效提高系统可靠性和海上风电系统送出能力。     

风电机组偏航Fuzzy-PID合成控制系统仿真

为有效进行偏航迎风控制,提高偏航控制系统偏航过程中的稳定性与鲁棒性,提出了一种新型的偏航系统控制方法--Fuzzy-PID合成控制方法.该控制方法将整个速度控制域分成三个部分:大误差范围内的Fuzzy控制部分;小误差范围内的Fuzzy-I控制部分;微误差范围内的Fuzzy-I-PD控制部分.以此方法设计了Fuzzy-PID合成控制器,并构建了偏航矢量控制系统.采用Matlab进行的仿真实验结果表明,与常规PID控制和模糊PID分段控制比较,在系统稳定性和鲁棒性方面,Fuzzy-PID合成控制具有更好的性能表现,增加了系统的安全系数.     

基于变论域模糊控制的大型风电机组偏航系统

风力发电在解决能源和环境问题上的积极意义,使其成为增长速度最快的绿色能源之一。偏航控制是大型风力发电机组的热门研究课题,偏航系统是典型的非线性、时变系统,常存在较大程度的参数变化和大时变负载与干扰。本文提出一种变论域模糊偏航控制策略,将变论域模糊控制与风向标反馈控制相结合,将风向数据与功率数据进行迅速的对比识别处理,来实现变论域模糊控制参数自整定和控制规则的自调整,提高偏航控制系统对风速扰动和参数变化的适应能力,最后进行风电机组偏航控制的仿真与实验,证明变论域模糊偏航控制具有动态响应快、抗干扰能力和鲁棒性强等优点。     

风电机组偏航轴承故障原因浅析

偏航轴承是风力发电机组关键传动部件之一,是风机追踪风向进而调整迎风面的保证,其工作的可靠性直接影响整个风机的效率和机组的安全运行。通过偏航轴承损坏的案例,对失效的原因进行探究,提出延长使用寿命的有效措施,保障偏航轴承全寿命周期的安全可靠运行。     

海上风电柔性直流系统与风电机组协调控制策略

针对海上风电经MMC-HVDC并网系统岸上交流故障造成的直流过电压问题,提出一种利用海上换流站储能裕度吸收盈余功率和风电机组降低输出功率的协调控制策略。在故障期间,海上换流站采用能量控制,使其子模块电容吸收盈余功率,同时根据其当前能量的变化,抬升风电场交流电网频率,使得风电机组网侧变流器根据频率偏差协同限制注入柔性直流系统的功率,从而实现无需通信系统的直流过电压抑制。最后通过仿真验证了所提方法的有效性。     

东方电气抗台风型5兆瓦海上风电机组在兴化湾试验风场投运

正2018年5月3日11时32分,福建省福清兴化湾海上试验风场传回捷报:东方电气抗台风型5兆瓦海上风电机组一次性并网成功,在全球首个大功率海上试验风场正式投运。东方电气抗台风型5兆瓦海上风电机组针对IECⅠ类风场设计,风轮直径140 m,是经     

海上风电机组控制系统研究

对海上风电机组控制系统进行了研究。针对海上风电机组工作环境恶劣、故障率高和维护困难等问题,提出了海上风电控制系统的设计原则,并提出一种海上风电控制系统的设计方案。描述了系统的功能结构,并对其关键技术进行了分析和论述,其可靠性、安全性和可维护性良好,满足海上风电场各种功能要求和各项发电指标,具有一定的实用价值。     

大型直驱风电机组快速响应优化控制策略

针对大容量风电系统风轮的大惯量特性所造成的系统在快速响应控制上的困难,基于风力机特性和永磁同步电机数学模型,建立风电系统的仿射性非线性模型,运用微分几何学原理及反馈线性化理论提出系统转速控制策略。在此基础上引入负载转矩前馈补偿的方法,形成一种易于物理实现的快速响应控制策略。具有较高相较于传统矢量控制策略及电压前馈解耦控制策略,所提控制策略在大容量风电机组快速响应控制问题上具有较高有效性和先进性。     

考虑台风影响的海上风电机组部件剩余寿命预测方法

针对台风天气影响下海上风电机组剩余寿命预测问题,提出了考虑退化状态与台风冲击相依的海上风电机组部件剩余寿命预测方法。基于台风冲击模型及部件状态对部件退化过程的影响分析,构建了考虑退化状态与冲击相依的海上风电机组部件剩余寿命可靠度模型。利用实际监测数据对部件可靠度模型进行修正更新,建立了剩余寿命动态预测模型。采用fmincon函数对离散化处理后的部件可靠度模型进行参数估计,结合运行监测数据修正参数,进而动态预测剩余寿命。以某海上风电机组齿轮箱部件为例进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

参与系统调频的风电机组控制策略研究综述

电力系统频率是衡量电力系统电能质量的重要指标,风电机组自身运行特性导致大规模风电并网对系统频率稳定产生极大威胁,风电参与系统调频将成为电力系统未来发展的必然趋势。由于风机本身不具备频率调整的能力,因此风电机组调频控制策略已成为目前风力发电技术的研究热点,为此,在双馈感应风电机组(double fed induction generator,DFIG)正常运行控制基础上,对其参与系统调频控制策略方面相关研究进行分析和综述,分析了减载(deloading,del)运行参与调频的必要性和最优减载法案,研究虚拟惯性控制、下垂控制、桨距角控制等控制方法及其相互辅助从而达到高效调频的协调控制策略,最后展望了需进一步重点研究的内容:储能技术参与风电场调频的协调控制,风电参与系统调频的经济性分析。     

风电机组偏航制动系统刹车片检测装置的设计与应用

风力发电机组长期运行后,偏航制动系统刹车片过度磨损会造成风电机组偏航制动系统漏油、制动器螺栓断裂,甚至刹车盘损坏。基于此,设计了偏航制动系统刹车片检测装置。该装置由信号电源、微动行程开关、行程开关底座以及风电机组可编码逻辑控制器控制系统的数字量输入点组成。装置应用于内蒙古恒润新能源有限责任公司恒润风电场,大大提高了偏航系统的可靠性,降低了企业运营成本,保障了机组安全稳定运行。     

永磁直驱风电机组故障穿越优化控制策略研究

永磁同步发电机构成的直驱型变速恒频风力发电系统通过全功率变流器与电网连接,当电网发生严重故障时,不仅对HVDC设备造成损害,甚至可能影响风力发电系统的整体安全稳定运行。对系统故障期间直流电压失稳的机理进行了分析,基于永磁同步发电机转子的惯性储能特性以及网侧换流器的无功补偿能力,提出一种适用于提高永磁直驱风电机组故障穿越能力的优化控制策略。在网侧故障期间通过分段式转速控制调整风机侧输入的有功并对网侧无功进行补偿,减小了中间直流系统注入的不平衡功率,抑制了故障期间直流电压的骤升。应用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件建立单机系统模型,仿真结果验证了所提出的控制策略的有效性。     

风电机组偏航系统故障诊断与寿命预测综述

故障诊断与寿命预测技术是掌握偏航系统故障类型、位置、严重程度及剩余寿命的有效手段,对优化运维检修策略、减少运维费用和发电量损失有重要作用。该文中综述了偏航系统故障诊断与寿命预测研究现状,首先,介绍偏航系统常见故障模式和状态监测数据来源与特点;其次,分别评述基于模型和基于数据驱动的偏航系统故障诊断方法研究现状;再次,重点从理论寿命计算和基于有限元分析的寿命预测两方面,对偏航系统部件(如偏航轴承、制动缸和制动摩擦片等)的寿命预测研究现状进行综述;最后,从偏航系统状态监测数据分析、故障诊断、寿命预测和寿命管理等方面提出研究要点及趋势。     

大型风电机组机组层AGC控制策略研究

针对传统控制策略下的风电机组输出波动性大、随机性强,需其他设备协调风电场出力的缺点,提出一种机组层WT-AGC控制策略,并对该控制策略的工作原理进行了详细的分析。在考虑风电机组运行状态及风电场调度要求的基础上,将WT-AGC策略下机组运行方式分为2种:调度指令高于机组最大出力能力的常规运行和调度指令低于机组最大出力能力的限功率运行。通过风电机组转速调节和变桨距机构动作配合,实现风电机组输出稳定,满足风电场调度要求,并对某实际双馈风电机组进行了仿真。结果表明该控制策略不但可以实现风电机组的可调度输出,而且提高风电机组并网后的功率稳定性,验证了所提策略的正确性。     

减小弱电网风电机组电流畸变的优化控制策略

由于风力资源与电力需求地理分布的不匹配,风电机组一般通过长距离输电线路接入大电网,因而常常需要面对弱电网。针对直驱风电机组在弱电网下的并网电流畸变问题,从网侧电流环稳定裕度与锁相环(PLL)抗扰动能力两方面分析了其产生的原因。基于分析结果,提出了减小电压前馈权重与降低PLL带宽相结合的优化控制策略。实验结果表明,所提策略可以有效减小直驱风电机组在弱电网下的并网电流畸变,增强弱电网适应性,提升稳定运行水平。