考虑尾流效应的风电场分群综合惯性控制研究

为解决尾流效应导致风电场风速分布不均匀、风电场单机等值模型不能进行精准综合惯性控制的问题,提出一种风电场分群综合惯性控制策略。该策略以具备相近调频能力为机组分群原则,定义调频能力因子作为分群指标,通过聚类算法对机组进行动态分群;综合惯性控制环建立以系统频率偏差量、系统频率变化率为输入,惯性控制比例系数、惯性控制微分系数为输出的模糊自适应综合惯性控制器,进而实现风电场分群综合惯性控制。仿真结果表明,所提出的分群指标是有效的,建立的风电场多机等值模型较准确地体现了各机组群的调频能力,且建立的风电场分群综合惯性控制策略可以提供更为可靠的惯性支撑。

计及尾流效应的风电场短路故障动态等值建模

快速、准确分析大型风电场短路特性具有重要的工程应用价值,而尾流效应影响下风电场各机组短路特性差异大,需建立风电场短路故障时等值模型.提出一种考虑尾流效应影响的风电场短路故障动态等值方法,首先定义尾流效应因子反映机组受尾流效应影响程度,并采用尾流效应因子作为分组依据,缩小尾流效应影响下组内各机组运行状态差异性.为提高非对称短路故障下的等值模型有效性,分析风电场短路时正、负、零三序网络的构成,提出适用于零序集电网络的等值方法,搭建平台并加以验证.仿真结果表明,该风电场短路故障动态等值模型能准确反映尾流效应影响下风电场有功、无功短路输出特性.

考虑尾流效应及连接架构的风电场等值方法研究

对大型风电场进行完整的仿真分析会消耗巨大的时间成本。文章提出了一种基于尾流效应和连接架构的风电场等值法,考虑了风机位置对输入风速的影响,最大程度地保留了原有结构和性能,建立了简单准确的等值模型。分析了容量加权法的误差及原因,提出了根据风电场连接架构对风机群进行考虑尾流效应的分组方法,并通过容量加权法对分组进行参数聚合。通过Matlab/Simulink建立仿真模型,结果表明,所提模型的各项性能在不同风向下均能与原模型性能相近,具有较高的精确度和适应度。

考虑尾流效应和集电系统元件故障的风电场可靠性建模

分析平坦地形和复杂地形下风电机组间尾流效应对风电场输出功率的影响;建立两状态等值风电机组以及五状态断路器、三状态变压器等集电系统元件的可靠性模型,考虑集电系统元件故障对风电场输出功率的影响。运用威布尔分布模拟风速概率分布,对风速、等值风电机组状态、集电系统元件状态等进行非序贯蒙特卡洛抽样,基于MATLAB平台仿真计算。结果表明,尾流效应和集电系统元件故障对风电场的输出功率都有不可忽视的影响,综合考虑二者的风电场可靠性模型提高了对风场输出功率计算的真实性和准确性,评估风电场并网可靠性指标时更为精确、贴近实际。

考虑尾流效应的风电场输出功率优化

针对尾流效应对风电场输出功率造成的损失,文章提出了一种基于改进Jensen模型的优化方法。基于激光雷达实验数据验证了改进Jensen模型的有效性,并建立了多机组尾流叠加模型。对考虑尾流效应的风电场输出功率优化可行性进行分析,建立了风电场输出功率模型。针对标准粒子群算法过早收敛、易局部最优的缺陷进行了改进,在其迭代方程中加入二阶振荡环节,增加了粒子的多样性,提高了算法的全局搜索能力,同时保证了算法的运行速度;引入模拟退火操作,增强了算法的局部搜索能力。建立了风电场输出功率最大化优化模型,以轴向诱导因子为优化参数,利用改进粒子群算法对山西省某风电场模型进行了仿真分析。结果表明:当入流风速分别为8 m/s和12 m/s时,经改进粒子群算法优化之后,风电场输出功率分别提高了6.26%和4.59%;改进粒子群算法改善了标准粒子群算法存在的过早收敛、易局部最优的缺陷。

海上相邻风电场间的“尾流效应”实例分析

[目的]研究海上相邻风电场间的“尾流效应”对发电损失的影响。[方法]利用海上风电场实际运行SCADA数据结合激光雷达同期实测测风数据,基于不同的风向扇区范围和风电场实际排布进行尾流效应场景分类,开展实际运行相邻风电场间(20D以上间距)的真实尾流电量损失分析工作。[结果]结果表明:对于规则排布的海上大型风电场,基于实际运行SCADA数据,对各机组发电量进行归一化,可以较好地反映海上风能资源分布特征及各机组发电能力的差异;高度集中的单一扇区条件下,处于下风向的相邻风电场受上风向相邻场区的“尾流效应”影响明显,发电产能较自由流降幅明显;相邻风场间随着缓冲带距离的增加,下风向场区机组尾流电量衰减比随之降低,缓冲带需达到一定的距离,对于风速的恢复有明显的作用,发电产能才能够有所提升;本案例不同场景下,缓冲带距离在23D~44D之间,尾流损失电量降幅在27%~4%之间。[结论]基于相邻风电场实际运行数据开展尾流分析可为后续海上大型风电基地规划设计和机组排布优化设计提供指导。

考虑尾流效应的分布式海上风电制氢集群容量优化配置

离岸海上风电制氢是中远海风力资源利用的重要方式,而分布式风电制氢机组由于无须集中汇流与大规模平台搭建,成为学界业界重点关注的技术路线。然而,受风场尾流效应影响,分布式风电制氢集群不同机组之间的运行状态相互耦合,制氢能力存在差异。文中提出考虑尾流效应的分布式风电制氢容量优化模型,基于机组协同控制对电解池容量空间分布进行优化配置。算例选取中国江苏省海域实际风源数据进行研究。首先,考虑尾流效应的风电制氢机组的协同控制可有效提高约3.05%的年期望制氢量。进一步,相比于电解池容量空间均匀分布方案,文中所得出的边缘大、内部小的最优容量空间配置方案可降低海上风电制氢的平准化制氢成本,验证了所提优化模型的有效性。

考虑尾流效应的漂浮式风电场偏航优化控制策略研究

风电场内部尾流相互作用影响下游风力发电机组的流入风速,为了降低尾流效应对漂浮式风电场发电量的影响,提出了考虑尾流效应的漂浮式风电场偏航优化控制策略。针对偏航状况下尾流恢复速度变化以及对下游机组尾流影响的特殊性,建立高斯卷曲混合尾流模型。考虑偏航工况对叶片位移、叶根载荷以及平台运动的影响,设定机组偏航角范围为约束条件,利用连续最小二乘(SLSQP)优化算法,以整场发电量最大为目标函数,偏航角为优化变量,优化获得风电场内每台机组最优偏航角以及各台机组发电量。仿真结果表明,所提控制策略可有效提高风电场整场发电量。

基于尾流效应与机器学习的风功率预测研究

针对采用Jensen尾流解析模型分析尾流效应时,未考虑上游风机所带来的附加湍流强度对下游风速恢复的影响,从而导致严重高估尾流区风速损失的问题,提出采用高斯尾流模型考虑尾流效应,并与机器学习算法相结合,对现有基于物理效应启发的短期风功率预测方法进行改进,使得短期风功率预测模型在尾流区预估风速精度方面从理论上得到提高。以真实风电场历史风电数据开展实验,结果表明,与不考虑尾流效应相比,模型预测性能在均方误差方面降低约15%;与基于Jensen尾流解析模型的预测方法相比,模型预测性能在均方误差方面降低约7%。

基于运行数据的风机尾流效应评估误差研究

风机尾流效应会显著影响下游机组发电量,现有风机尾流模型对其评估存在一定误差。根据某风电场的实际运行数据,研究了风机尾流效应对发电量的影响,并分析了两款常用风能资源评估软件(WAsP、Meteo⁃dyn WT)的常用尾流模型对尾流效应的评估误差。结果表明,Park模型、改进Park模型在高低风速段都会低估单机尾流效应,涡粘模型(EVM)在低风速段高估单机尾流效应,在高风速段低估单机尾流效应。综合而言,EVM对本风电场内风机尾流效应的评估较准确。相关结论可以供风能资源评估选择尾流模型时参考。

考虑尾流效应的分频海上风电系统有功功率控制策略

为保证分频海上风电系统在每个分配周期内功率指令的准确、可靠响应,该文分析了尾流效应对风电机组有功调节能力和功率指令响应持续性的影响,提出了一种基于有功功率闭环的优化分配策略。在优化过程中引入尾流模型和闭环反馈控制。SimWindFarm仿真结果显示,该文闭环控制方法和传统比例分配方法的结果比较:通过在优化模型中引入尾流模型,能够更准确地计算各台机组的有功调节能力,保证功率指令分配的合理性;设计了基于有功功率闭环的反馈控制器,能够及时地对机组出现的功率跌落做出调整,提高了分频海上风电系统功率指令响应的可靠性;能够更好地适应湍流风速变化场景,保证分频海上风电系统出力满足电网调度需求。

基于尾流效应的海上风电机组维护探究

本文分析了尾流效应对风电场的风速分布影响,并提出建立尾流模型的策略,最终给出基于尾流效应的合理运维办法,为加大海上风电机组的维护力度予以技术支持。

平原地区风电场尾流效应评估与控制优化

以河南某低风速风电场为例,利用激光扫描雷达智能测风传感捕获来流风域的准确信息,并建立准确的风电机组尾流模型;基于风电场气动模拟和风速风向数据的优化分析方法,评估风力机组尾迹对风电场功率输出的影响,优化风电场偏航调节策略,并形成一套优化控制系统。

考虑尾流效应的风电场建模以及随机潮流计算

采用变量变换法拟合了风速频率的三参数Weibull分布函数,在风能分布的Jensen和Lis-saman模型的基础上,结合风速的频率分布模型与风力发电机组的单机稳态模型,建立了大型并网运行风电场的综合模型.该模型同时考虑了尾流效应和风电场地形因素对不同位置风机风速的影响,得到了考虑以上因素时风电场的输出功率.在此基础上,应用蒙特卡罗法对风电场接入系统进行了随机潮流计算.最后,以40机的风电场为例建立了风电场模型,将此模型引入到IEEE14系统中,通过随机潮流计算得到系统节点电压的概率分布以及风电场输出功率的概率分布,分析了风电场并网运行对系统各节点电压的影响,从而为减小风电接入系统的电压波动提供参考.

风电场尾流效应模型研究

以风电场内风速分布为研究对象,采用Abramovich射流理论建立风力机全场尾流模型(简称AV尾流模型),确定单台风力机的尾流影响边界;计及风电场拓扑、风速、风向变化等因素建立风电场尾流效应模型。通过对某风电场尾流模型仿真研究,得出风电场拓扑、风电场输入风速、风向对风电场尾流效应的影响规律,进一步确定风电场内速度分布,为风电场建模和动态特性研究服务。

考虑尾流效应对风电场机组布局的影响分析

尾流效应的存在会导致风电场下风向风能减少,流场湍流度增加,进而影响风电场中位于下风向风机的效率和风轮的使用寿命。文章对尾流效应研究现状进行了概述,利用WASP软件以及风资源数据进行风电场模拟计算,将上下游风机之间间距以及上下游风机连线与主导风向的偏向角作为风机定位坐标,建立了分别由2台、3台、4台风机组成的模型并进行计算。比较在不同风机布局的情况下,风电场内每台风机和风电场的年净发电量以及尾流损失值随风机布局的变化趋势。对比计算结果得出风电场机组布局中风机之间的最佳间距和偏向角的定量值,确定风机尾流效应分析在风电场内机组布局中的重要性,为优化风电机组布局以及提高风电场风能利用率提供理论依据。

尾流效应对风电场输出功率的影响

研究了风电机组尾流效应对风电场输出功率的影响，提出了风电机组效率矩阵、风电机组的功率特性矩阵，以及等效输出功率特性等新的概念和相应的算法，从而建立了比较全面的风电场输出功率和风速的关系模型，为研究并网风电场运行和规划方面的有关问题奠定了基础。

声波团聚中尾流效应的理论研究

声波团聚是一项非常有潜力的颗粒物排放控制技术,最近的实验表明声波尾流效应是其中的重要机理。研究建立了Oseen条件下声波团聚中的尾流效应理论模型,并采用数值方法进行求解。研究了颗粒夹角、粒径和频率对声波尾流效应下的聚合速度的影响。计算结果表明,颗粒与声场的夹角对聚合速度影响很大,存在吸引和排斥两个区域。当夹角为0°~50°时,颗粒间存在强吸引作用,颗粒与声场平行时,聚合速度达到最大值;当夹角为50°～90°时,颗粒间表现为弱排斥作用,颗粒与声场垂直时,排斥速度最大。聚合速度随频率的增大而增加,但当频率超过某一临界值时,聚合速度基本保持不变;颗粒粒径越大,该临界频率越低。随着颗粒粒径的增大,聚合速度基本呈线性增加。

计及尾流效应的双馈机组风电场等值建模研究

针对双馈机组风电场内机组间尾流的相互影响,提出一种新的风电场等值建模方法。该方法考虑尾流效应,定义了"尾流影响因子"表征各台风电机组受其他风电机组尾流影响的程度,并以此作为风电场内风电机组的分组依据。将风向作为输入,从而进行风电机组的分组以及合并等值。同时给出了合并后等值模型参数的计算方法,得到风电场的多机等值模型。仿真结果表明,利用该方法建立的等值模型较之传统的等值模型能更准确地体现风电场的功率输出特性。

考虑风速、风向变化及尾流效应的风电场建模

对风电场建模过程中,确立准确的输入风速模型至关重要。风电场中机组排列密集,风机之间存在尾流效应使得各台风机的输入风速不可能完全相同,尾流效应的强弱与很多因素有关,如:风速、风向、机组的排列布置等。利用MATLAB程序实现在不同风速、风向、风机排列情况下输入风速的计算,模拟实现对风速、风向变化情况下风电场的快速建模。可以较准确地描述出当风速、风向变化时风电场功率输出的变化。通过仿真验证了此方法的正确性,该方法的可移植性高,可用于各种规模风电场输入风速模型的计算。