海上风电场发电量折减系数设计后评价分析

在收集项目可研、初步设计和施工图设计方案、目标及依据的基础上,结合江苏某地海上风电场示范项目现场运行实际情况,针对海上风电场发电量折减系数,对比分析风电机组实际运行与设计方案存在的偏差以及原因,给出设计后的评估分析和优化方案。分析结果表明,风电机组功率曲线折减修正、风电机组可利用率折减修正、叶片污染折减修正、控制和湍流折减修正、气候影响停机折减修正、运行维护不可到达折减修正、风资源不确定性折减修正、厂用电折减修正均可进一步优化。     

江苏近海风资源特征及风电场项目后评估

通过一个江苏近海风电场为研究对象,基于完整年测风塔资料与机组运行资料分析了平均风速、风玫瑰图、威布尔分布、风功率密度和功率曲线要点来研究江苏近海风资源特征和项目后评估,研究结果如下：平均风速的月变化可以直观地显示不同月份风速的大小和变化趋势,测风塔风速经代表年订正后与机组运行期修正后实际平均风速一致;风电场盛行北部偏东和东南风,风速均主要集中在6m/s～8 m/s;运行机型性能表现优异,且风机之间的性能差异较小。研究结果有助于了解江苏近海地区风资源情况和进一步认识机组功率曲线来评估对特定风电场的实际运行效率,为沿海地区未来风能的开发利用提供参考,以确定该风电场是否实现了其预期的发电目标。     

大型海上风电机组整机涡激仿真

随着海上风电机组朝着大型化发展,塔筒高度和叶片长度都显著增加,并且海洋风比陆地风的湍流度更小,这些因素使得大型海上风电机组在吊装或停机状态下频繁出现涡激振动现象。涡激振动增大了风电机组发生强度失效以及疲劳寿命降低的风险。为研究大型海上风电机组整机涡激振动的机理,文章采用仿真方法对某大型海上机组实际发生的涡激振动现象进行复现和分析：首先对风电机组进行流场分析,然后提取流场分析得到的时序载荷,施加到风电机组有限元模型上,进行瞬态分析,从而实现流固耦合仿真。仿真结果表明：风电机组的涡激振动是一种流固耦合现象,主要原因是,在特定风况条件下,气流在塔筒和叶片的壁面处形成周期性脱落的漩涡,对壁面产生周期性的反向载荷。当载荷频率与机组振动的固有频率接近时,使机组发生共振。文章通过仿真方法揭示了大型海上风电机组发生涡激振动的机理,对提出风电机组涡激振动防治策略具有参考意义。     

一种适用于虚拟惯量优化控制研究的风电场等值建模方法

大型风电场的建模分析是研究风电参与电力系统频率调控的前提。风电场内机组众多且运行方式各异,根据风电机组的整体结构及虚拟惯量控制策略的基本原理,在直驱式风电机组单机详细模型的基础上进行简化,然后按典型风速将风电场内全部机组分为三群,同群机组采用聚合方法得到等值机组,从而形成最终的风电场多机并网等值模型。考虑风速扰动和负荷扰动两种情况,通过Matlab/Simulink软件对比校验所建模型,仿真结果显示了该建模方法的有效性。     

基于实测SCADA数据的大型海上风电机组尾流激振现象

对引起风电设备机组振动的相关因素展开研究，基于不同工况下海上风场实测SCADA秒级数据展开处理与分析，发现机组振动水平随尾流区内湍流强度增加而增加，但湍流强度并非引发机组振动超限的直接原因。结合典型故障时刻下高频采样数据进行时频域分析，排除叶轮转动频率与系统固有频率重合引发共振这一原因，推测机组振动超限可能与前排机组尾流中的脉动频率相关。     

大型海上风电机组扭振瞬态响应计算研究

针对波动性的空气扭转载荷会严重影响风电机组传动系统中关键部件使用寿命的问题,以某5MW海上直驱型风电机组传动系统为研究对象,建立了模拟真实风的风剪切、塔影效应、湍流效应的气动载荷模型,归纳了风电机组扭振分析的计算流程,结合简化的风电机组双质量模型得到了传动系统在不同风载荷模型作用下的瞬态扭振响应特性。结果表明:风剪切—塔影效应对于风电机组的瞬态扭振响应影响较小,而湍流风效应对风电机组的扭振响应较大。     

基于机舱式多普勒脉冲激光雷达测风的风速重构技术

近年来,激光雷达测风已经成为一种可靠的风速测量技术,为了在风电机组控制和监测中准确高效的使用激光雷达测风数据,需要对激光雷达测风数据进行高效、快速、准确的实时处理。目前机舱式激光雷达测风面临如下问题：激光雷达在受到来流风时会跟随机舱振动,导致实测数据波动进而对风速重构算法产生影响;激光雷达会受到风电机组叶片遮挡,导致实测数据缺失或出现无效数据。本文通过合理配置激光雷达参数,以雷达测风数据作为研究对象,对测风数据进行数值修正,消除机舱振动带来的误差,开发出一套先进先出嵌套循环判断填充算法解决叶片遮挡问题,建立线性剪切风场模型,基于递推最小二乘法求解风场特征参数,最后通过泰勒冻结湍流假说计算风轮面转子有效风速,与机舱内控制参数反演出的转子有效风速进行对比,得出两组数据相关性在0.9374,两组数据差值的标准差为0.3429,结果证明在实际应用中,使用该配置参数的激光雷达通过坐标修正和数据填充等技术手段,开发的风速重构模型算法能够准确的为风电机组控制系统提供可靠的控制输入参数。     

海上风电机组齿轮箱进口油温异常预测

由于海上风电机组齿轮箱要长期承受无规律的变向变载荷的风力作用以及强阵风的冲击,为保证风电机组可靠运行,对齿轮箱进口油温进行异常预测。结合风电机组SCADA运行数据提出了一种基于SVM-RFECV算法和BP神经网络的风电机组齿轮箱进口油温异常预测方法。首先完成数据的预处理,然后利用SVM-RFECV算法计算不同变量的重要度,并选择平均交叉验证均方误差的最小变量组成最优特征,最后利用选取的最优特征数据建立的BP神经网络的预测模型,实现对风电机组齿轮箱进口油温异常预警。通过海上某风电场现场实际SCADA数据对模型进行验证,结果表明提出的方法能有效实现对风电机组齿轮箱进口油温异常预测。     

海上风电机组齿轮箱散热异常状态预测方法

齿轮箱是海上风电机组的关键部件,其散热状态直接影响着风电机组的运行状态。为减少因齿轮箱散热异常影响机组运行状态进而造成不必要的发电量损失,提出一种随机森林算法的齿轮箱散热异常状态预测模型。该模型首先基于风电机组运行机理对数据进行预处理以及的样本的标定,然后基于随机森林算法进行模型训练,最终实现风电齿轮箱散热异常状态的预测,通过2个风场现场SCADA数据的试验验证,该预测方法的精度达到97.1%,证明了所提方法能够有效及准确地对海上风电机组齿轮箱的散热状态进行预测。     

15 MW级大型漂浮式风力机运动特性

为了研究不同湍流模型、湍流度及不同风速作用下漂浮式风力机（FOWT）基础的运动特性，以国际能源署（IEA）公开的15MW级大型半潜式浮式风机为研究对象，采用OPENFAST软件对浮式风机进行全耦合时域仿真模拟，对平台的纵荡、纵摇和垂荡运动特性进行研究分析。研究发现：在正常湍流作用下，风速高于额定条件时，平台在压载水主动调节作用下使得纵荡更加稳定，但伴随着风速增大，其对平台纵摇和艏摇的影响越剧烈；在极端湍流作用下，风速低于额定条件时，风机运行效率低，而在高于额定条件时，艏摇运动幅值增大，纵摇和垂荡运动表现得更加稳定。     

基于场级控制平台的故障穿越技术

在风电场中,机舱尾部的风速、风向仪一旦发生故障,风电机组将无法获取风速、风向数据,为保障机组安全,故障机组进入停机状态。如风场无危险风况,机组进入停机状态将带来功率的损失。文章基于场级控制平台提出故障穿越技术,出现故障机组后,场控平台会检测与其邻近两台机组的状态、风速和风向条件。若条件满足,用邻近2台机组的风速、风向数据计算对应的均值,其结果下发到故障机组,实现故障穿越,减少停机时间。     

海上风电电气设备运行环境分级评价方法及应用研究

通过研究海上风电电气设备运行环境分级评价方法,了解海上风电电气设备实际服役环境条件,指导海上风电电气设备设计、选材和运维,保障其长效安全运行的同时,实现制造和运维的降本增效。在线或离线采集温湿度、盐雾、腐蚀性气体、腐蚀速率、振动等电气设备运行环境因素,积累大量现场运行环境数据,并结合环境模拟试验和大数据分析技术,研究电气设备服役环境分级方法。通过对有别于陆上风电的影响海上风电电气设备运行的关键环境因素分级评价,指导海上风电电气设备的精准设计、精准选材和精准运维,有效避免因锈蚀、凝露、异常发热等海上特殊环境因素带来的设备运行风险,实现海上风电生产和运维的降本增效。     

基于机舱式多普勒脉冲激光雷达测风的风速重构技术

文章以雷达测风数据作为研究对象,通过合理配置激光雷达参数,利用数值修正,消除机舱振动误差;建立线性剪切风场模型,通过递推最小二乘法求解风场特征参数;开发出先进、先出、嵌套循环,判断填充逻辑的算法,在解决叶片遮挡问题的基础上,通过泰勒冻结湍流假说,计算风轮面转子有效风速。与机舱内控制参数反演出的转子有效风速进行对比,得出两组数据相关性在0.937 4,两组数据差值的标准差为0.342 9。结果证明在实际应用中,对激光雷达测风数据通过数值修正和数据填充,开发的风速重构模型算法,能够准确地为风电机组控制系统提供可靠的控制输入参数,对机舱合理供风提供了解决依据。     

偏航工况对海上浮式风力机输出功率及叶片载荷影响的研究

海上浮式风力机的平台受风、浪、流等环境载荷的影响，经常处于偏航工作状态，对风力机气动载荷及输出功率有显著影响。应用势流理论和叶素动量理论，构建海上浮式风力机气动弹性与水动力耦合模型，对湍流风场和不规则波浪共同作用下，处于偏航状态的风力机的输出功率及叶片载荷等进行分析。研究表明，在额定风速工况下，当偏航30°时，风力机的输出功率平均值比无偏航时下降21.8%，叶根挥舞力矩平均值降低28.58%。在偏航工况时抑制平台纵荡、纵摇运动可提高风力机输出功率。     

基于小波去噪与经验模态分解的混合储能容量优化配置

针对风电出力并网困难的问题,提出采用混合储能系统平抑风电输出功率波动.首先,采用小波分析对风电输出功率信号进行小波去噪;其次采用经验模态分解对去噪后的功率信号进行分解;然后将储能系统内部功率指令划分与系统容量配置相结合,以储能系统容量配置成本最小为目标,建立混合储能容量优化模型,通过穷举对不同分界点所对应的系容量配置成...     

船舶电动系统中双馈异步发电机的故障分析

风电机组的研究已经转向电网故障下的穿越运行,过去的风电机组的变速恒频运行已经无法满足风电机组的发展要求。目前,研究最为广泛的是适应电网故障下运行的基于双馈异步发电机风电机组的控制策略及模型、电网故障下对双馈异步电机组的持续运行控制策略及电网故障对双馈异步电机组的影响和保护策略。同时,学术界已经开始着手不对称故障的研究。本文从理论到实践全方位着重进行双馈异步电机系统在对称和不对称故障下持续运行的研究,主要包括三相定子静止坐标系的建立、不平衡电网电压下双馈异步风电机组的运行评估和建模及严重对称电压骤降时的双馈异步电机组的控制及保护措施。     

潜艇流场数值模拟及不确定度分析

为了分析计算流体力学预测结果的可信度问题,采用雷诺平均N-S方程,结合SSTκ-ω湍流模型,对验证研究用的美国DARPA潜艇模型SUBOFF光体湍流场进行数值计算,预报了艇体压力系数,计算流体力学预报值与实验基准数据有较好地吻合,并对雷诺平均N-S方程法进行了验证与确认,不确定度为1.52%.本文相关计算网格数20万左右,单机运行时间大约在2 h后得到收敛值,充分显示了计算流体力学方法在潜艇初步设计中预测水动力性能的高效性、可用性与可信性.     

浮式风电机械流体系统路线优化

浮式风电机组由于基础采用浮动式结构,相比固定式基础由于运动自由度增加,运行倾角增大,对于机械流体系统的影响较大,因此需要结合浮式机组的运动指标,对机械流体系统进行优化设计。根据浮式风电机组的运行指标、运行环境温度等,初步提出浮式风电机组机械流体系统中冷却系统、润滑系统和液压系统的优化路线,为浮式风电机组的设计和优化奠定一定基础。     

海上风电机组风速仪异常智能诊断算法及应用

风速仪作为海上风电机组唯一测风装置，是机组启、停控制重要输入，因此风速仪的工作状态对海上机组整体控制尤为重要。部分海上机组安装机械式风速仪，该风速仪为旋转传感器，机组测量叶轮转速一般用光电传感器，一般而言光电传感器运行可靠性要比旋转类传感器可靠性高，文章通过挖掘叶轮转速和风速之间的函数关系，建立通过叶轮转速识别风速仪是否异常的预警算法。     

激光雷达控制方法对漂浮式风机载荷的影响

文章使用激光雷达控制方法对IEA15MW漂浮式样机在极端阵风、极端湍流风下的载荷做了详细分析。使用基于Openfast的仿真工具,结合激光雷达前馈控制系统,对EOG和ETM风况下的风力机运动响应做了详细的仿真。仿真的工况重点关注额定风速附近工况,观察到雷达控制降低了极端阵风和极端湍流风下风机的载荷,对于保护机组大部件有一定作用。