风能转换系统建模与控制的研究

风电是现阶段最具开发潜力和技术手段的清洁可再生能源.本文是在对风能转换系统各个部分进行建模研究的基础,通过对风能转换系统四个部分进行数学建模和动态建模研究,考虑尽可能满足风机运行的实际情况,并对风电机组的控制与运行策略进行了研究.     

大规模风电并网条件下的电力系统调度

由于风能具有很强的随机性,风电预测的误差很大,另外风电具有反调峰特性,而现有水火电机组调峰能力有限,使电力系统调度十分困难.通过对风电预测误差进行统计,建立了在不同风能输出功率水平下预测误差的离散概率分布模型.与系统中机组的累积停运容量概率表结合形成考虑风电的累积停运容量概率表,并采用高斯函数拟合.将投运风险度约束以解析表达的方式引入机组组合的拉格朗日松弛法中,建立考虑风电并网条件下概率约束备用的机组组合模型.最后以26节点测试系统为例,分析了风电接入对机组组合结果的影响.     

基于风电机组LPV模型参考自适应独立变桨控制

为了减少大型风电机组多输入、多输出的非线性耦合影响和独立变桨带来的附加控制载荷,根据线性参数变化理论（LPV）对风电机组风能转换系统进行局部线性化,建立统一化的风电机组独立变桨线性参数变化LPV模型.利用模型参考自适应控制理论（MRAC）,以线性化后的LPV控制系统为被控对象建立参考模型,设计出高性能的独立变桨距自适应控制系统.采取波波夫（Popov）超稳定性分析法给出风电机组LPV模型参考自适应控制律,并对所设计的LPV模型参考自适应独立变桨距系统进行计算机仿真实验.实验结果表明,所设计的基于LPV模型参考自适应系统能够适应机组参数在较大范围内的变化,能够实现风电机组独立变桨系统的整机控制,具有良好的稳定性和快速性.     

风力发电并网对电网的影响

近几年随着大容量风力发电机的问世,建设大规模风力发电场成为发展趋势.但是大规模风电开发也带来了许多问题,其中,最突出的就是风电并网对我国现有电网格局的影响.根据风能的产生、风力发电在我国的利用以及风电机组发电的特点,系统地分析了风电并网对我国电网系统的影响,为促进以后风能资源的开发利用以及提高电网接受风电场的能力提供了一定的参考.     

基于Stateflow的风电机组主控系统设计与仿真

针对手工编程方式开发风电机组主控系统难度大、可靠性差的缺点,应用图形化仿真工具设计风电机组主控系统.介绍了风电机组主控系统的基本控制策略,基于MATLAB/Simulink/Stateflow平台实现了风电机组4种工作状态的转换.以某2 MW风电机组为例.建立了风电机组主控系统仿真模型并进行了仿真.设计过程和仿真结果表明,这种方法直观性强,能够更加便捷地进行系统的设计与仿真.     

FD48-750型风电机组设计特点

介绍了FD48－750型风电机组的机械结构、电控系统及桨叶的设计特点，并给出了机组有关技术指标、整体机械结构示意图、电控系统实现框图，同时设计出机组在工作风速区运行的速度、功率和风能利用系数曲线。     

应用Stateflow技术的风电机组主控系统仿真

为了简化风电机组主控系统的仿真流程,通过对风电机组各运行状态下控制策略的理论分析,结合Simulink/Stateflow技术的仿真原理,建立了风电机组主控系统的仿真模型。该模型可以根据输入数据做出判断,输出相应的控制信号到Simulink中,实现了主控系统在不同状态对象间运行状态的转换。仿真结果表明:该模型可以根据给定的输入数据,输出与风电机组控制策略相一致的控制信号,验证了该仿真方法的有效性与合理性。     

计及风电不确定性的虚拟电厂优化调度

虚拟电厂系统中的能量配置关系到虚拟电厂系统运行的经济性。计及风电机组出力的不确定性,假设风速服从Rayleigh分布,导出风电机组出力的概率分布表达式,进而得到风电机组的出力成本,将风电高估低估成本化,结合储能装置的成本和输出特性,建立相应的数学模型,以虚拟电厂系统运行成本最小为目标函数并确定相应的约束条件。最后通过相应的算例计算,验证了上述模型的合理性与有效性。     

风电机组无传感器功率追踪控制策略

针对传统最佳叶尖速比风能追踪方法需要准确测量风速的问题,从风电机组输出电功率的角度出发,提出了一种基于风速预估的改进叶尖速比风能追踪控制策略.根据风电机组的转速和输出电功率求解验证预估风速,进而实现无传感器叶尖速比风能追踪.仿真结果表明,所提出的改进叶尖速比控制策略在无风速传感器的情况下仍具有良好的追踪精度,同时具有较好的实时性和鲁棒性,能降低测量风速对叶尖速比控制性能的影响,证明了所提出控制策略的有效性.     

低风速风电应用研究

针对当前高风速风电(HWSP)开发过程中存在的诸多问题,提出开发应用低风速风电(LWSP)。通过对LWSP的特点、理论基础、开发应用优势与必要性进行分析,探讨LWSP开发的关键技术。结果表明,对现有高风速风轮进行优化设计和优化控制系统的控制策略,是提高低风速机组风能转换效率的有效和可行的方法。研究结果为低风速风力发电技术的研究、开发应用奠定基础。     

双馈风电机组一种新型模糊最大风能追踪控制

针对双馈型风电机组常用的模糊转速最大风能追踪控制方案动态性能上的不足,提出了一种以融合了风速、转速和功率信号的模糊逻辑系统来设定发电机最优转速的新型风能追踪控制方案,具有增强转速参考预判性,降低风速测量准确度影响的优点。仿真结果表明新方案提高了机组在低风速区域捕获风能的能力。     

风力发电液力调速系统及其控制

在分析液力调速风电机组工作原理的基础上,建立了传动系统的数学模型,优化了传动系统的参数。设计了相应的控制系统,并对风电机组进行了动态仿真。仿真结果表明:液力调速风电机组能够快速响应风速变化,保证机组高效、可靠、稳定运行。     

热电联产中电锅炉调峰问题

为充分利用风能进行发电,减少化石燃料的燃烧量,需要解决将风电并入电网带来的弃风问题.采用在二级热网设置调峰电锅炉的方法来消纳过剩的风电,通过合理分配各机组的出力来降低整个电力系统的运行成本,建立了考虑风电的热电联产电力系统优化调度模型,以机组的煤耗量作为目标函数.考虑到风电的消纳问题,设置了反映煤耗量和弃风量的适应度函...     

双馈变速恒频风电机组的功率特性

针对在风电机组完成设计之前,需要对机组输出功率性能作出预测的问题,介绍了双馈变速恒频风电机组的系统模型,包括风速、风轮、发电机和变频器的数学模型;根据叶轮原动机输入的机械能和机组的发电功率曲线,研究双馈发电机的稳态特性、功率关系;基于SUT 1500风机模型的参数,利用MATLAB软件仿真机组的功率输出特性.研究结果表明,对于双馈变速恒频风电机组,在低于发电机额定转速时,通过调节功率因数,可以实现机组的最大功率输出,提高机组的运行效率和性能,给机组的控制方案设计提供了参考.     

考虑风电场集群效应的高比例风电电力系统稳定性研究

高比例风电接入电力系统后,具有弱惯性、不可控性的风电机组压缩了系统内强惯性同步机组的出力空间,降低了传统电力系统中发输配用间的刚性联系,风电成为主导系统稳定性的关键因素。在现有含高比例风电系统稳定性分析中,风电场常被当作电源或负的负荷,这种处理方式忽略了风电场的集群效应,分析的结果偏离实际。以辽西某市220 kV系统为研究对象,研究了适用于高比例风电系统的稳定性分析方法及风机的数学模型。通过仿真验证在考虑了风电场集群效应后,分析所得的结果更接近于真实情况。     

基于ARGAN表面阴影预处理与迁移学习风电机组叶片故障识别

叶片是风电机组获取风能的重要部件.风电机组运行环境恶劣,叶片表面易出现剥落、开裂等多种故障.叶片故障的及时识别能够保障机组安全稳定运行.然而无人机拍摄叶片图像数据常出现光照不均,导致故障被阴影遮挡的情况,阴影边缘很难与叶片边缘区分开从而干扰计算机视觉算法,导致故障图像识别准确率低.对此利用专注递归生成对抗网络(Atte...     

直驱式永磁同步风电系统变桨距控制算法研究

以直驱式永磁同步风电系统为研究对象,在各部分数学模型的基础上,建立了整个风电系统的模型。基于此模型,考虑到风电机组非线性强、转动惯量大导致变桨距控制困难的问题,提出了基于模糊自适应PID和模糊前馈结合的变桨距控制算法并对该算法进行了仿真。仿真结果表明,当风速高于额定风速时,该控制算法能有效地控制风电机组的输出。最后在相同风速条件下比较了该控制算法与模糊控制算法、传统的PID控制算法的控制效果。比较结果表明,当风速高于额定风速时,虽然3种控制算法均能控制风电机组的输出,但是与模糊控制算法和传统的PID控制算法相比,本文提出的算法具有更好的稳定性和动态特性。     

风电场设计中机组选型与布置分析

风电场设计工作中,风电机组的型式选择和布置直接影响到风电场的投资效益.针对的风电机组的选型和布置,分析了风力发电机组选型和风电场选址工作过程中应当注意的问题.基于胶南子罗风电场设计工程实例,在综合考虑风场地形、风机类型特点、造价等多方面因素的基础上,利用软件实现了机组选型和布置的优化设计.该设计方法有利于提高风能利用效率和风电场经济效益.     

飞轮储能在风电功率预测系统中的应用探究

风能是一种间歇性能源,风电功率经常处于波动之中,风电功率的预测对风力发电系统并网的安全性和稳定性具有重要的意义.天气预报提供的气象数据有一定误差,机组调度需要计及风电功率预测高估和低估所带来的代价.本文以风电功率预测的传统方法为基础,用飞轮储能对预测出来的风功率进行适时调节,从而优化了风电质量,最终使用Matlab/GUI开发了风电功率预测系统.该系统提高了风电功率的预测精度,可为风电功率预测提供参考.     

用于风电机组并网功率控制的飞轮储能系统研究与仿真

风速的随机性会引起风电机组并网输出有功功率波动,影响电能质量和系统稳定性。针对这种情况,提出一种利用飞轮储能系统来平滑风电机组的并网功率波动的方案。选用无刷直流电机作为飞轮的驱动电机,在分析其基本工作原理及数学模型的基础上,结合风电场功率控制要求,设计了飞轮控制系统的转速电流双闭环调速方案,并在Matlab/Simulink中建立了飞轮储能系统并联在永磁直驱风电系统双PWM变流器直流侧进行功率控制的仿真模型。仿真结果验证了飞轮储能控制系统的正确性和功率平滑方案的有效性。