贵州山区风电场投资特点分析

由于受到山地、岩溶和凝冻的影响,贵州山区风电场投资具有一定的特点。本文通过分析这些因素对贵州山区风电场投资的影响,并对山区风电场与平原风场投资进行对比分析,总结贵州山区风电场投资特点,提出编制贵州山区风电场工程造价时应注意的问题。     

风电场的机组布局优化研究

以风电场年发电量和总投资成本为目标对平坦风电场机组布局进行优化。以统计得到的真实风资源分布作为输入,采用修正的Jensen尾流模型模拟机组之间的尾流干扰效应,根据实际工程经验对风电场的总投资成本进行数学建模。然后,基于NSGA-Ⅱ算法以机组总台数和每台风力机位置为决策变量,以年发电量和总投资成本为目标函数进行多目标优化。另外,该文还将上述两个目标折合为单目标(度电投资成本)进行优化。最后,给出多目标和单目标优化得到的风电场特征参数包括总投资成本、年发电量、风电场效率、度电投资成本以及相应的机组布局轮廓图。     

基于图神经网络的非均匀风电场功率预测方法

针对现有的非均匀风电场发电功率预测方法准确度不高、可解释性差等问题，提出一种改进的物理引导的图神经网络（IPGNN）模型来预测非均匀风电场的发电功率输出。首先，构建一个基于三维高斯尾流模型的物理信息基函数，可更准确地反映非均匀风电场中风力机之间尾流相互作用的关系；其次，设计一组基于消息传递框架的图神经网络更新策略，该策略在图神经网络边缘更新中结合注意力机制将物理信息基函数作为权重更新函数，可增强模型的可解释性。在不同数量风力机下的非均匀风电场仿真实验表明，相比于基于一维尾流模型的PGNN模型和典型的数据驱动模型，IPGNN模型均可获得较好的预测效果，其中对具有20台风力机的非均匀风电场，发电功率预测平均绝对误差为3.92%，可认为是一种有效的非均匀风电场发电功率预测方法。     

风电项目后评价中的发电量评价问题

项目后评价作为一种技术经济活动,是总结项目经验、提高项目投资效益的重要手段。在风电项目后评价中,发电量评价是区别其他项目的核心内容之一。在实际发电量评价过程中,不能仅将可研理论发电量与评价期实际发电量做简单的数据比较,应充分考虑风电场风资源的长期变化、发电量折减系数等各种因素,可采用功率曲线分析的方法深化这一评价过程,使发电量评价更具科学意义。     

基于混合Copula优化算法的风速预测方法研究

针对风电场中各风电机组风速之间存在的复杂时空相关性问题,提出一种基于混合Copula优化算法的风电场风速预测方法。该方法首先分析单一Copula函数拟合优度检验,选取合适Copula函数进行组合;其次,构建混合Copula函数模型对风电场内多风电机组风速相关性进行分析;最后应用最大期望（EM）算法求解模型相关系数并完成风速预测。结合优化算法,改进Copula函数能很好地解决风速相关性问题,为获取准确风速预测值奠定基础。以中国某地区风电场风电机组实测风速数据为例对所提方法进行验证,实验结果表明该模型可在准确分析风速相关性的基础上提高风速预测准确性。     

风电随机条件下鲁棒安全区间经济调度研究

针对未考虑风电出力不确定性的传统确定性调度模式不利于风电消纳的问题,利用鲁棒区间经济调度方法,以风电场的允许出力区间下限与预测置信区间下限相等为边界条件,将风电场的允许出力区间上限作为优化参数,在保证系统安全性的基础上兼顾风电的渗透率,以常规机组的燃料成本最小化和风电场允许出力区间最大化为目标函数,建立了考虑网损的鲁棒区间经济调度模型,并采用改进μ约束处理技术的差分进化算法对模型进行求解。最后,通过IEEE30节点测试系统分析了不同装机容量下及不同目标函数和风电场允许出力区间约束下风电消纳情况,验证了所提鲁棒区间经济调度模型的有效性。     

含风电场的电力系统经济——排放多目标调度

从火电机组燃料成本和污染物排放两方面入手,构建了含风电场的电力系统发电调度运营管理多目标优化模型。引入了一种新的概率分布模型——截断多用途分布模型(TVD)来表征风电场,并简化风电的不确定性,同时引入基于TVD的可调节置信区间(ACI)风电场成本函数模型及一种基于列维飞行及解决非凸问题的改进型闪电算法(ILFA),可在随机多目标框架中有效地解决经济—排放调度(EED)问题。最后,通过算例与其他经典分布模型进行对比分析,结果表明所提模型可更准确地反映风电情况,该算法在平衡经济成本和污染物排放方面有效。     

风电场输出功率的同时刻概率分布特性

文章基于实测数据,定量分析了风电场输出功率在一年中同时刻的概率分布特性,分别采用傅里叶级数、多项式函数和高斯函数等对风电场输出功率同时刻概率分布进行拟合,并研究其精确拟合方法,将和方差、均方根误差和确定系数作为评价指标对上述拟合函数进行误差分析,发现3阶傅里叶级数能较好地描述同时刻下风功率的概率分布。最后,利用不同年份的样本验证该拟合方法的通用性。结果表明,3阶傅里叶级数在描述同时刻下风电场输出功率概率分布特征方面具有较高精度及普遍适用性。     

风电项目可研阶段发电量估算准确性的影响因素分析及对策

正根据中国风能协会的统计,截至2013年年底,我国风电累计装机容量突破9000万千瓦。2013年,全国风电上网电量1371亿千瓦时,风电在电力系统中的比重稳步上升,风电的经济和社会效益更加显著。但是,经过几年的开发,我国开发难度较小、风能资源丰富、接入条件好的区域已经开发建设完成,未来的风电场开发区域多处在风能资源次丰富区或地形复杂、建设难度较大的地区。风电场建设初期,需要论证分析风电场建设的可行性。风电场发电量作为分析风电场建设可行性最重要的内容之一,是风能规划制订、风电场选址、电网建设规划、风能资源开发和管理的重要基础,也是整个风电场建设、运行的重要环节,在一定程度上反映了风电场建设项目的     

含SVG直驱风电场降阶模型与宽频振荡抑制措施研究

在直驱风电机组状态空间模型、SVG状态空间模型的基础上,建立了含SVG直驱风电场并网系统降阶状态空间模型;分析发现直驱风电场内SVG可能引起宽频振荡.为了抑制含SVG直驱风电场内宽频振荡,提出了含SVG直驱风电场宽频振荡阻尼控制器设计方法.基于降阶状态空间模型,以目标振荡模式的阻尼比为目标函数,通过优化算法整定控制器参...     

基于参考风电机组的风电场宏观选址资源评价方法

以风电场宏观选址中风能资源评价方法为研究对象,首先考察了不同风电机组的能量转换性能,根据风电机组能量转换性能相似的特点,提出参考风电机组的概念。接着,以发电量为衡量标准,提出将参考风电功率密度作为风电场宏观选址中风能资源评价的指标参数,并给出了该参数的计算方法;通过对实际风电场理论发电量的估算,验证了该指标的可行性。最后,结合风电场容量系数与参考风电功率密度的关系,给出了风电场风能资源的等级划分标准。该文提出的风能资源评价指标和标准,为风电场宏观选址时进行风能资源评价提供了一种具有可操作性、相对简单的实现方法。     

风力发电实验用模拟风力机

在风力发电机控制、风力机最大功率点追踪控制(MPPT，Maximum Power Point Tracking)等相关的研究中，风力机是必备的实验设备，但是，在没有风的情况下，或在实验室，就无法进行这些实验和研究。作者开发了一种模拟风力机，有了它，就可以在实验室随心所欲地进行风力发电的初期实验研究工作，从而缩短研发的周期和减小实验研究的费用。首先用6次多项式来拟合风力机的转矩特性曲线。然后根据当前的风速和风力机转速来计算风力机的转矩，将此转矩作为转矩指令控制感应电机来模拟风力机，感应电机通过控制逆变器来驱动。最后，给出了用此模拟风力机所做的MPPT实验研究结果，验证了该模拟风力机的良好特性。     

风电场脉动风模拟及风机塔架动力响应研究

为掌握风载作用下风机结构的动力学特性,采用Davenport脉动风功率谱,基于Shinozuka理论模拟某沿海风电场的脉动风速谱;采用Shiotani简化表达式,以相关系数矩阵考虑脉动风竖向相关性,推导空间脉动风随机过程表达式.建立风机塔底固接和考虑桩基刚度的两种有限元模型,计算自振特性和模拟风载作用下的动力响应.结果表明,该模拟方法能较好地反映风电场实际风况;风机结构自振周期与脉动风变化周期处于同一量级,两者接近时易产生顺风向振动和涡激振动;结构的低阶振型对风致动力响应有重要影响;考虑脉动风效应后,作用于风机上的风荷载和动力响应显著增大.该文成果为进一步开展风机结构的疲劳评价、振动控制及破坏分析奠定基础.     

基于风剪切和塔影效应的风力机风速动态建模

在对三桨叶上风向水平轴风力机的风剪切和塔影效应深入分析的基础上,得到了整个风轮扫掠面上的风速动态模型.并考虑了轮毂高度、轮毂风速、风剪切系数、叶片半径、塔架半径、悬垂距离等参数对计算模型的影响,对一台2MW风力机进行了计算和对比分析,为深入研究风力机的独立变桨、功率控制、疲劳、动力稳定性等奠定了基础.     

风力机风场模型的研究及紊流风场的MATLAB数值模拟

讨论了风剪、塔影和尾流对风场平均速度的影响,介绍了随机理论中离散随机序列与其功率谱、傅立叶谱的关系,研究了紊流风场模型中常用的几种典型的速度功率谱密度模型如Harris速度谱、Kaimal速度谱、Von Karman速度谱等模型。根据随机理论,确定利用速度谱求风速的紊流部分的算法,并用MATLAB编程实现了风力机紊流风场的数值模拟。     

考虑风向影响的风速随机模型研究

为了研究风力发电系统控制、功率输出估计及动态特性需同时考虑风速和风向的随机特征,建立考虑风向影响的风速模型.根据Box-Jenkins的建模思想,以样本相关分析为出发点,并借助于样本典型相关分析的有关概念及分析方法,建立了考虑风向影响的合成风速模型.在Matlab/Simulink仿真平台上对风速模型进行了仿真;实现了与电力系统分析程序DIgSILENT/PowerFactory的接口;通过仿真验证所建模型的合理性.     

风速波动时风电场动态特性分析

为了分析风速波动时风电场的电压特性,建立了考虑风机组尾流效应的风机输入风速模型及考虑风机输入风速不同的风电场动态模型,并对风电场采用不同模型时风电场的输出进行仿真比较,结果表明在分析风速波动风电场动态特性时,采用考虑风机间尾流效应和风电场内机组排列布置的风电场模型能够相对准确地反映实际风电场的动态特性,而采用不考虑风机尾流效应的风电场单机模型,夸大了风电场对系统的影响.同时对风电场分别采用恒速风电机组和双馈变速风电机组时的输出特性进行仿真,分析了以上两种风电机组的无功电压特性.     

风电场中多台风力机的数值模拟

将NREL 5 MW风力机作为基本机型,使用致动线模型和大涡模拟相结合的数值方法,在中性大气边界层中模拟含有多台风力机的风电场。为了模拟风电场的复杂入流条件,首先模拟体积为3000 m(长)×3000 m(宽)×1000m(高)的大气边界层,并对模拟结果进行验证,结果表明:在覆盖逆温层以下,不同高度处的位温不变,平均风速满足剪切特性,脉动风速满足湍流谱特性;然后,分析了致动线模型中风轮直径上的网格节点数量(N)和高斯分布因子(ε)的取值规律,发现ε以网格尺度(η)为自变量取值时,N越大,η的系数越大,当N取63时,η的系数可取2或3,但N取25时,η只能取1.2;最后,使用致动线模型在大气边界层中布置8台风力机,模拟风电场,并对风力机间的相互干扰进行分析,发现第一排风力机功率明显大于其他风力机功率输出,占风场总功率输出的40.3%。     

风速差异条件下的风电场自适应频率响应控制方法

提出一种适用于大型风电场的自适应频率响应控制方法,使风电场能参与电力系统频率调节.低频事件发生后,每台风电机组的下垂控制系数均根据其本地实时风速和功率裕度呈反比例自适应调节.高频事件发生后,每台风电机组的高频响应控制增益随其本地实时风速自适应调节.由此,风电场频率响应支撑功率可自适应的在多台风速各异的风电机组之间实现合...     

一种新型聚能-遮蔽型立轴风力机

提出了一种适合任意风向的新型聚能-遮蔽型立轴风力机,并应用计算流体力学方法,对这种风力机的气动性能进行了数值模拟.研究表明:这种新型立轴风力机比传统的立轴风力机的风能利用率有显著提高.此外,该文还采用了正交优化设计方法,对这种立轴风力机的结构参数进行了优化设计,得到了一组最优的设计参数,该最优设计参数下风力机的风能利用率达37%.