新能源和可再生能源

本文主要综述新能源和可再生能源中的太阳能、风能、燃料电池、海洋温差发电和可燃冰的原理及应用,以及各国的研究现状和发展动态.     

海堤设防标准探讨

调查分析了国内外海堤设防标准，把海堤破坏归结为6种模式，并分析风浪与潮位（流）对各种模式的影响，提出风浪与高潮遭遇概率粗略算法；根据海堤结构特点及其破坏模式，提出一种基于风浪与高潮遭遇概率，综合反映结构功能、使用要求与潜在风险，三层次设防的海堤设计标准，在此基础上提供了一种基于风险理论的海堤优化设计方法。     

变风载下风电齿轮箱内部激励规律研究及动态特性优化

风电齿轮箱作为风电机组的关键部件,其动态特性直接影响整个机组的运行。以某兆瓦级风电齿轮箱为研究对象,考虑箱体、行星架的结构柔性后,建立风电齿轮箱耦合动力学模型,并分析了其动态响应。针对单一工况所得的齿轮修形量未必适用于其它工况的问题,对各工况下的风电齿轮箱各级齿轮副内部激励进行了加权处理,以各齿轮内部激励和最小为优化目标,基于遗传算法寻求适用于多工况的最优修形量,并结合齿轮宏观参数优化来改善风电齿轮箱的动态响应。结果表明,通过宏观参数优化及齿轮修形后,各工况下风电齿轮箱的振动加速度及结构噪声均得到了有效改善。研究结果为兆瓦级风电齿轮箱动力学特性优化提供了依据。     

近海风力发电高塔波浪随机动力响应分析

基于拟层流风波生成机制建立的随机Fourier海浪模型,采用概率密度演化理论研究了近海风力发电高塔在随机波浪作用下的动力响应问题,给出了结构响应概率密度函数的时间演化过程、概率密度等值线图及其均值和标准差.其中随机波浪力由线性波浪理论和M0rison公式计算.结果表明,概率密度演化方法可以获得结构波浪动力响应的时变概率密度函数和等概率密度响应轨迹.据此计算的均值及标准差与Monte Carlo计算结果吻合较好.     

带有调整系统的远铰解耦挂架风洞试验研究

进行了带有调整系统的远铰解耦挂架抑制机翼/外挂颤振的低速风洞试验研究.试验是在大展弦比机翼颤振模型上进行的.试验结果表明:当外挂俯仰频率落在柔性区范围时,机翼/远铰解耦挂架/外挂的颤振速度比机翼/常规挂架/外挂的颤振速度有显著提高;且其颤振速度对外挂惯性特性的变化不敏感.试验结果还表明;调整系统可将外挂与机翼的相对静偏移修正到很小的设计角度内.文中还进行了单铰和远铰两种解耦挂架方案颤振抑制效果的比较,试验结果表明:远铰方案中外挂俯仰振动加速度响应比单铰时明显减小;且调整电机启动频率也比单铰时为低.文中还讨论了远铰挂架四连杆机构参数对外挂俯仰频率的影响.     

基于现场观测数据的卫星雷达高度计海面风速和有效波高真实性检验方法研究

卫星遥感产品定量化应用前需通过真实性检验。卫星雷达高度计可观测海面风速大小和有效波高等海洋动力环境参数,而对其进行真实性检验存在不同的时空匹配方法。使用3种不同的时空匹配方法,利用美国国家浮标数据中心(NDBC)现场观测数据对2011年的Jason2海面风速和有效波高产品进行了检验。Jason2海面风速大小和有效波高的均方根误差分别为1.28 m/s和0.28 m,同时结果表明:采用卫星高度计海面风速大小(有效波高)和同步的现场观测数据在一定时间(1 h)和空间(50 km)限制条件下进行对比检验,可以得到合理的高度计海面风速大小和有效波高精度评价结果。 Jason2卫星高度计海面风速大小和有效波高的精度与探测海域有关,其精度在墨西哥湾与西大西洋海域相对较高。     

基于L-系统和Perlin噪声函数的风吹树动模拟

分析风中树木运动与其受力关系,提出采用在自然现象中观察到的Perlin噪声来模拟风场变化,利用L系统实现对三维树木的建模,应用材料力学知识分析树枝的运动细节,并得出影响树枝运动幅度大小的公式,编程实现结果表明,该方法模拟的树木运动逼真,可应用于游戏娱乐业和教育业中定型的树木运动模拟。     

改进Informer网络的风电功率短期预测

准确预测风电功率对于提高电力系统的效率和安全性具有重要意义, 而风能的间歇性和随机性特点导致风电功率难以准确预测. 因此, 提出一种改进Informer的风电功率预测模型PCI-Informer (PATCH-CNN-IRFFN-Informer). 将序列数据划分为子序列级补丁, 并进行特征提取和整合, 提高模型对序列数据的处理能力和效果; 采用多尺度因果卷积自注意力机制, 实现多尺度局部特征融合, 提高模型对局部信息的理解和建模能力; 引入反向残差前馈网络 (IRFFN), 增强模型对局部结构信息的提取和保留能力. 某风电场数据实验结果表明, 与主流预测模型相比, PCI-Informer模型在不同预测步长下均取得了更好的预测效果, 在MAE指标上相比Informer模型平均降低了11.1%, 有效提高了短期风电功率的预测精度.     

针对风电引起闪变的数字化测试系统仿真

IEC闪变测试模拟系统在低频段存在误差,将模拟系统转换成数字系统后误差依然存在,而风力发电引起的闪变频率约为1～3 Hz,正好位于闪变测试系统的低频段。在Matlab/Simulink仿真平台上用双线性变换法将模拟系统变换成数字系统,建立了IEC闪变仪的数字化模型,对闪变仪在低频段产生误差的原因进行了分析,然后通过修正加权滤波器的参数,使瞬时闪变视感度S(t)的误差在允许的±5%的范围内,提高了闪变仪在低频段的精度,同时又不影响高频段的精度,从而满足了风力发电引起的闪变测试要求。所提出的方法可用于测试风电引起闪变的闪变仪设计中。     

基于风力机特性的风电机组潮流计算

在风力机特性方程和异步发电机的稳态等值模型基础上,建立了基于风力机特性的风电机组潮流计算数学模型。考虑风力机特性方程中的风力机机械力矩和发电机电磁力矩平衡,将风电机组引入处作为功率可变的PQ节点,异步发电机则作为RX等值电路模型,进行了风电机组的潮流计算。该方法引入定子电压,定子电流和转子滑差的修正量,将风力机特性方程中的风速、风能利用系数、尖速比等相关参数引入到潮流计算过程中,通过与常规的牛顿-拉夫逊潮流计算相结合,修正相应的雅可比矩阵来完成,从而保证了潮流计算迭代过程的完整性。该模型既具有传统风电机组RX模型的优点,又可以保证牛顿-拉夫逊方法的平方收敛性。最后,通过2个算例进行了潮流计算,证明了其正确性。