典型复杂地形影响下单台风力机布机方案数值计算研究

针对在典型复杂地形下选取单台风力机最佳布机点的问题,文章首先对典型复杂地形中的悬崖地形和高低山头地形分别进行无风力机工况下的数值模拟,根据得到的流场结果初步选取了不同迎风工况下的若干布机方案,最后,采用改进致动盘模型和拓展k-ε湍流模型相结合的方法,对各布机方案进行了风力机与地形耦合流场的数值计算。通过分析比较不同迎风工况和各布机方案下风轮前端1D处的轴向入流平均风速、湍流强度、垂直风速分量以及由轴向入流平均风速预测得到的发电功率,给出了合理的布机建议,为复杂地形风电场微观选址提供了理论支持。     

复杂地形下风力机尾流数值模拟研究和激光雷达实验对比

以CFD数值计算和实验相结合的方法,对处于中国西南某多山地区陆上风电场的尾流特性进行研究,验证不同数值方法在复杂地形的适用性。首先采用2台激光雷达,测量目标风力机一个月内的自由来流风速和尾流廓线,在地形上坡加速效应下,不同大气稳定度下目标风力机的自由来流风速廓线均呈负梯度。然后分别采用经典致动盘和改进致动盘法,模拟目标风力机在主风向下的尾流发展。不同于只有风速与压降关系的经典致动盘法,改进致动盘法更考虑了叶片几何和气动参数(尺寸信息、攻角、桨距角、升阻力系数等)。通过与后置激光雷达尾流测试结果对比,这2种基于CFD技术的数值模拟方法,计算网格相同,计算时间相当,且均能较好地模拟因为复杂地形而引起的尾流偏转;其中改进致动盘的尾流形状与激光雷达相似,速度亏损也更接近激光雷达结果。因此,改进致动盘法更适合于复杂地形条件下风场模拟,较好平衡了计算的效率与精度。     

基于对称山丘地形与风力机耦合的流场数值模拟研究

复杂地形与风力机耦合诱导的流场较平坦地形下的风场流动特性更为复杂。基于致动盘理论和RANS方法,文章针对对称山丘地形与单台风力机间诱导流场的耦合作用,选取对称山丘地形的迎风山脚、迎风面、迎风半山坡、山顶以及背风半山坡5种布机方案进行研究。通过分析上述5种方案下所对应的风力机尾流区不同距离的轮毂高度处的径向风速与湍流强度的分布,以及山丘绕流与风力机尾流特性的相互影响,分析不同排布方案的影响,为复杂地形风电场尾流研究与风力机排布提供理论支持。     

基于致动盘模型的风力机来流风速选取方法研究

为了研究适用于致动盘模型的风力机来流风速选取方法,文章以取点、取面和反推3种典型选取方法为例进行计算。在不同入流风速和错列间距条件下,通过分析3种计算方式得到的来流风速发现:采用取点(或面)方法计算时,上游风力机的来流速度小于实际风速且不稳定,并随取点(或面)距离增加而增大;在功率爬升阶段,上、下游风力机的来流速度之差较大且稳定,当接近额定风速后,差值随风速增加而减小;与取点方法相比,取面方法所得风力机的来流速度变化范围更小;反推方法所得风力机的来流与实际来流较为一致,相对误差远小于取点(或面)方法,且不受取点(或面)距离影响,适用于致动盘模型计算,可在风资源评估阶段提升发电量预测的精准度。     

基于致动线和大涡模拟的不同入流风况下的风力机尾流特性研究

风力机的尾流效应是风电场规划与设计中需要考虑的重要因素之一,准确评估风电场的尾流效应对于风电场微观选址、保障机组运行安全、提高风电场经济效益有着重要的意义。文章以NREL 5 MW风力机为对象,基于致动线和大涡模拟方法,研究其在均匀入流和切变入流等不同风况下风力机的尾流特性,入流风况分别为在不同风速下的均匀大气入流和在不同地表粗糙度情况下的切变大气入流。研究结果表明:入流风速增大,尾流区螺旋状叶尖涡的涡间距增大,尾流速度恢复的距离越长;地表粗糙度长度增加,在塔筒竖直方向内相同高度对应的风速减小,导致塔筒产生的阻力减小,风力机塔筒形成的涡更容易发生脱落和破裂,进而导致脱落涡的涡量值增加。研究结果有助于准确地理解风力机尾流发展变化规律,为风电场微观选址、风力机功率预测等工作提供理论支持。     

基于CFD和NCPSO的复杂地形风电场微观选址优化

针对复杂地形条件下风电场微观选址技术难度大的问题,提出一种基于数值计算结果和高效优化方法的微观选址优化算法。将测风数据按风向等分成12个扇区,并利用平均风速和CFD对复杂地形的每个扇区进行数值模拟,得到风电场各扇区的风资源分布,提取轮毂高度处的风速和风向分布。优化中风力机的尾流影响采用Jensen尾流模型,风电场风能计算中风速按照威布尔分布处理,并考虑每个扇区风速的大小、概率密度。目标函数为整个风电场的输出功率倒数的对数,自变量为风力机在给定风电场中的位置坐标,约束条件为地形边界和风力机之间的最小距离,优化算法采用该文提出的改进小生境粒子群算法(NCPSO),优化风力机组微观选址的最优解。该文提出优化算法得到的结果与基于高度的经验布置方法(EX-TH)、基于风能密度的经验布置方法(EX-PH)以及普通粒子群算法(PSO)进行比较,证明在复杂地形条件下所提出方法的可靠性与有效性,并可应用于工程实践。     

风力机机头风速与输出功率相关性分析及应用

鉴于用机头风速代替入流风速来预测输出功率的误差较大,因此以某实际风电场为例,计算机头风速和入流风速之间的相关系数,将机头风速拟合成关于入流风速的线性式,并对比由机头风速预测所得的输出功率曲线与模型功率曲线。结果表明,当机头风速与入流风速的线性关系式的一次项系数与1偏差不大时,使用机头风速预测的输出功率较可靠。但对于风场里的后排风机,必须先使用Jensen尾流模型求出后排风机的入流风速,再预测输出功率。将此方法应用于实际风场中预测的超短期输出功率与实测功率基本吻合,进而证实了此方法在风电场输出功率预测中的可行性。     

动态风工况下复杂地形风电场流场多尺度仿真

首先在秒级风速数据的基础上构建动态风速函数模拟真实风速工况,同时基于高程数据构建某真实复杂地形的三维结构图。基于格子玻尔兹曼方法并结合自适应格子排布,对复杂地形风电场非定常流场进行数值计算,得到该风电场的风资源分布。之后在典型位置布置2台2 MW风力发电机,考虑真实风力机叶片的动态旋转计算风力机及真实复杂地形在动态风工况下的流场。研究实际复杂地形和动态风速下风电场的风速分布及尾流结构演变规律。结果表明：该方法可实现对复杂地形在动态来流风速作用下的风资源分布预测,并考虑风力机小尺度尾流结构实现对真实风电场流场的多尺度仿真。     

风电场50年一遇安全风速计算方法的对比分析

利用耿贝尔Ⅰ型极值概率法和MeteodynWT软件(CFD模型),结合气象站与风电场的风速关系,推算了不同复杂程度的风电场轮毂高度处50年一遇的安全风速,并将计算结果进行对比分析。分析结果显示:2种方法计算得到的风电场极大风速存在一定的差别;对于平坦地区,耿贝尔Ⅰ型极值概率法计算得到的极大风速与MeteodynWT推算结果相差较小,但对于一些复杂地区,2种方法计算得到的极大风速结果相差很大。     

WEPAS和WAsP在复杂地形条件下的适应性

利用WEPAS和WAsP软件分别计算了南澳风电场的发电量,在充分考虑岛屿型复杂地形地貌条件下对2个软件的计算结果进行对比分析,研究表明,对于地形复杂的南澳风电场,WEPAS和WAsP软件发电量计算结果与实际发电量差值分别为-15.18%和28.02%。其中,WEPAS软件计算的风电场风速和风功率密度上下限偏差较小,结果比较平滑;WAsP软件计算结果比实际值偏高,但是单台风机平均风速和发电量计算结果与实际风况变化趋势比较一致。对上述结论的可能原因进行分析,初步显示2种软件的风场风况计算模式在复杂地形条件下存在较大的不足,风场诊断模式不能较好地模拟复杂地形条件下大气边界层风廓线的实际流动状况。因此,需要改进模式,研发出适用于大气边界层流动计算的风廓线模型、湍流模型和地表函数模型。     

安居工程中压配电网接线模式探讨

目前安居工程的电网规划尚未形成有效的规划方法,因此对安居工程配电网接线模式的研究极有价值。采用改进的层次分析法从经济性、可靠性、电能质量等方面对单电源辐射接线模式、不同母线出线的环式接线模式、双电源双T接线模式、不同母线出线连接开关站接线模式、3-1主备接线模式等七种典型中压配电网接线模式进行了综合评价。安居工程和普通小区规划结果的算例分析表明,该方法适合安居工程的中压配电网接线模式。     

配电网经济性和可靠性的综合评估

结合配电网重构和PSS/A软件,建立了一套综合考虑配电网经济性和可靠性的评估方法,用停电损失来经济量化可靠性的指标,并综合考虑经济投资、线路损耗、检修费用等,解决了经济性和可靠性的矛盾.该方法可以用于综合评估不同配网方案的经济性和可靠性.也可以用于判断方案修改的经济可取性.方法引入了可靠性惩罚系数,考虑了停电损失的权重,满足了实际不同配电网对可靠性的不同要求.通过算例分析了在不同负荷密度下对配电网接线方式的选择.     

中压配电网闭环运行的可靠性评估方法研究

鉴于中压配电网采用闭环运行可有效提高供电可靠性,在分析闭环运行的中压配电网接线模式对供电可靠性影响的基础上,通过改进最小割集法,克服传统方法无法直接获得闭环运行中压配电网主环路最小割集的问题,利用等效电源点和等效负荷点的概念对主环路分支节点求双向最小割集,从而提出一种适用于闭环运行的复杂中压配电网可靠性评估方法。通过对多种闭环运行接线模式的中压配电网算例进行可靠性评估,验证了改进的最小割集法可用于中压配电网闭环运行的可靠性评估,且对含多电源、多环及环间有联络的闭环运行的中压配电网可靠性评估具有普适性。     

配电网中性点经消弧线圈加并联选线电阻接地方式的运行安全可靠性探讨

分析了中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式、中性点经小电阻接地方式和中性点经消弧线圈加并联选线电阻接地方式的特点、适用范围和对配电网系统运行可靠性的影响。结果表明,中性点经消弧线圈加并联选线电阻接地方式适用范围最广,故障选线性能优越,且成本增加不多,可以进一步提高配电网运行的安全性和可靠性,具有良好的应用前景。     

母管制运行机组负荷经济分配方案

研究运用等微增率方法解决母管制运行机制的负荷经济分配和安全运行问题。即在外部电网负荷变动时,在锅炉,汽轮发电机组之间进行负荷的调度与分配,以符合安全性、经济性的指标要求。     

基于蚁群算法的多类型分布式电源优化配置

鉴于不同类型分布式电源接入配电网的位置及注入容量对系统潮流分布的影响,主要体现在能源的梯级利用率、电网规划成本、供电可靠性和电能质量等方面,在配电网规划建设期间建立各种分布式电源(DG)的出力模型,综合考虑需求侧的经济利益,建立以用户侧的投资运行成本和网络损耗费用最小为优化目标的函数,采用蚁群算法对函数进行求解得到优化的位置和容量。算例分析表明,该方法可以得到较为合理的方案,并可有效降低系统网损、节点电压偏差,提高需求侧的经济效益和电能质量。     

基于灰色关联和模糊层次分析的城市高压配电网接线方式综合评估

为了给城市高压配电网接线方式的最优规划改造方案选取提供科学依据,提出了基于层次分析法(AHP)的综合评估体系,给出了经济性、可靠性、安全性和适应性的定量计算方法,并针对不同指标的技术特点合理构造模糊隶属度函数,实现不同量纲指标的规范化;基于规范化评估指标与最优评价值方案的灰色关联性分析,建立权重取值的优化模型,以准确反映各指标的重要程度,保证综合评估结果的科学合理性。实际规划案例证实了该方法合理、有效。     

电力终端通信接入网经济性建模与分析

电力终端通信接入网的经济投入成本作为指导电力终端通信接入网建设的重要参考指标之一,对通信接入网建设产生重要的影响与指导意义.文章首先定义经济性分析的限定条件,然后给出无线专网单基站覆盖面积下配电自动化和用电信息采集业务分布数值,并建立所有配电自动化业务终端到光线路终端(OpticaI Line TerminaI,OLT...     

新建居民住宅小区供电模式的选取及经济效益分析

新建居民住宅小区配电工程的优劣,牵涉到住宅小区供电模式的决策、工程造价、电缆造价、运维费用、可靠供电、环境评估和节能管理等方面,因此对新建居民住宅小区供电模式的选取和做好经济效益评估,具有十分重要的现实意义。对新建居民住宅小区配电工程的技术经济评估,通过抓住并且细化分析供电模式的支出、收入和全寿命周期经济效益,就可以合理地优选配置,降低工程造价,进一步提高供电配套工程的经济效益。介绍了居民住宅小区常用的供电模式,并以上海某新建居民住宅小区供电配套工程为例,运用经济效益分析比法对3种常用供电模式的支出、收入和全寿命周期经济效益分析,结果为KT+WX供电模式的投资最低,利润最高,为今后类似供电配套工程的方案选取和经济效益评估,提供了理论依据和技术支撑,具有一定的实用价值。     

基于馈线特征数据挖掘的配电自动化优化规划

配电自动化建设模式的选择是开展配电自动化规划必须解决的关键问题,但目前主要依赖规划人员的主观经验。为此,文章提出了基于馈线特征数据挖掘的配电自动化优化规划方法,通过挖掘馈线拓扑结构、负荷分布、可靠性现状和需求等特征与其最佳配电自动化模式之间的关联规则,建立线路特征-结构模式-配电自动化建设模式的对应关系,突破了由于配电网的庞大规模导致的传统方法的应用局限,为形成兼顾针对性和通用性的配电自动化规划技术原则,实现可靠性和经济性的综合最优奠定理论基础。基于实际配电网的算例分析证明了本文所提方法的正确性和有效性。