A comparison of MLT wind between meteor radar chain data and SDWACCM results

A meteor radar chain located along the 120°E meridian in the Northern Hemisphere from low to middle latitudes provides longterm horizontal wind observations of the mesosphere and lower thermosphere(MLT)region.In this study,we report a seasonal variation and its latitudinal feature in the horizontal mean wind in the MLT region observed by six meteor radar instruments located at Mohe(53.5°N,122.3°E),Beijing(40.3°N,116.2°E),Mengcheng(33.4°N,116.5°E),Wuhan(30.6°N,114.4°E),Kunming(25.6°N,108.3°E),and Fuke(19.5°N,109.1°E)stations.In addition,we compare the wind in the MLT region measured by the meteor radar stations with those simulated by the Whole Atmosphere Community Climate Model(WACCM).In general,the WACCM appears to capture well the seasonal and latitudinal variations in the zonal wind component.In particular,the temporal evolution of the eastward zonal wind maximum shifts from July to May as the latitude decreases.However,the simulated WACCM meridional wind exhibits differences from the meteor radar observations.

Wind Turbine Selection Criteria： A Customer Perspective

Selection of the wind turbine manufacturer is naturally an important issue for wind energy companies when they build new wind farms. This paper describes the main factors by which wind energy companies choose their turbine manufacturers in a selected case region in Finland. The study was conducted using semi-structured interviews, for which the experts and decision makers of selected wind energy companies formed the focus group. During the analysis of the results, it became clear that it was not possible to form a detailed and prioritized list of selection criteria, but still some general themes emerged. The main theme was the manufacturer and product reliability, and then the production volume, cost factors, availability factors, and the organization of maintenance in this order. Interestingly, the arctic conditions of the selected case region did not play any significant role.

Particle Size of Barchan Dune in Hexi Desert Area and Its Relationship with Wind Speed

[ Objective ] The paper was to study the particle size characteristics of barchan dune and its formation mechanism in Hexi desert area d Gansu. [ Method] Through particle size measurement and wind speed flow field observation d dune, the particle size differences of various sampling plots and various parts of dune were analyzed using analysis of variance, and the relationship between particle size and wind speed was analyzed using correlation coefficient method. [ Result] （ 1 ） Barehan dune and barehan chains in Hexi desert area of Gansu were mainly consisted of fine sands and medium sands at the depth of 0 -5 cm： the sand particle in Gulang desert area was fine, which had significant difference with that in Jinchang, Linze, Jinta and Minqin desert areas. （2） Medium sands gradually increased from the bottom of windward slope to the dune peak in both barchan dune and barchan chain. On the windward slope of barehan dune, fine sands gradual- ly increased from the middle to both sides, while coarse sands and medium sands gradually decreased. On the windward slope of barehan chain, fine sands first de- creased then increased from the middle to NE side, but first increased then decreased from the middle to SW side. （3） In terma of particle size, there were great variations between fine sands and coarse sands ; for dune parts, there were great variations between dune peak and leewant slope toe; for dune types, the variation of fine sands in various parts of barchan chain was greater than that of barchan dune, while differentiation degree of medium sands and fine sands was greater than that of barchan dune. The particle size of fine sands was positively correlated with wind speed, and that of medium sands was negatively correlated with wind speed. [ Conclusion] The formation environment of particle size of berehan dune mainly included sand source and dynmnic source, and wind speed was the dynamic source for particle size distribution of barchan dune.

Rolling Generation Dispatch Based on Ultra-short-term Wind Power Forecast

The power systems economic and safety operation considering large-scale wind power penetration are now facing great challenges, which are based on reliable power supply and predictable load demands in the past. A rolling generation dispatch model based on ultra-short-term wind power forecast was proposed. In generation dispatch process, the model rolling correct not only the conventional units power output but also the power from wind farm, simultaneously. Second order Markov chain model was utilized to modify wind power prediction error state (WPPES) and update forecast results of wind power over the remaining dispatch periods. The prime-dual affine scaling interior point method was used to solve the proposed model that taken into account the constraints of multi-periods power balance, unit output adjustment, up spinning reserve and down spinning reserve.

Countering Headwinds

COVID-19 pandemic and the Russia-Ukraine conflict have changed the world in two major respects:Global supply chains have been disrupted,and a multipolar world has started to reemerge.China and Africa are not immune to these trends.

基于爬坡方向状态划分的MCMC风电功率序列建模方法

由于电网弃风或者灵活性资源不足往往发生在风电大量发电时,故提高风电时间序列模型对大出力状态的建模-抽样精度,有助于后续的电网灵活性资源相关研究。在传统马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)法和持续与波动蒙特卡罗(PV-MC)法基础上,提出一种考虑爬坡方向状态划分的改进方法,以更准确地描述风电出力连续爬坡至大出力状态的过程。该方法以累积分布概率而不是以功率大小均匀划分状态区间,使各个状态区间的样本分布更均匀,提高了风电时间序列模型对大出力状态的建模-抽样精度。通过算例比较所提方法、MCMC法及PV-MC法生成风电功率序列与历史数据的分布特性和统计特性指标,结果表明,所提方法的拟合度较好,且能够有效解决MCMC法和PV-MC法高出力、样本偏少的问题。

不同材质共享缆绳对浮式风电场系泊响应的影响

[目的]旨在合理设计浮式风电场的共享系泊系统,探究不同材质共享缆绳对浮式风电场动力响应的影响。[方法]首先,对浮式风电场设计共享系泊和传统(无共享缆绳)系泊方案,比较两种系泊方案的动力响应和经济成本,验证设计方案的可行性。其次,探究两类共享系泊系统对浮式风电场系泊响应的影响。最后,分析环境载荷的施加方向和缆绳材质对共享缆绳平均张力的影响。[结果]采用不同材质共享系泊系统的浮式风电场,其叶片张力近乎相同;两类共享系泊系统对风机位移和系缆平均张力的影响存在差别。此外,环境载荷施加角度和系缆材质也对风机位移和共享缆绳受力产生影响。[结论]该研究可为系泊系统中共享缆绳选型提供参考。

基于Markov模型的低风速地区风力发电机预防性维护优化策略

在“3060”双碳战略目标下,随着风电产业的迅速发展,预防性维护已然成为提高风力发电机运行可靠性的重要手段。关于复杂环境下风力发电机的运行管理尚存在对退化状态认识不充分、维修策略不可靠等问题。本文以期望成本最小化为目的,考虑风力发电机关键部件退化过程与多阶段预防性维护策略的关系,构建基于Markov状态转移的多阶段预防性维护成本模型。首先,依据设备衰退规律,利用Markov链的转移概率对退化状态、维护策略进行刻画。其次,引入可靠度、故障率、役龄因子计算多阶段预防性维护时长和故障时长;再进一步考虑天气条件对维护成本模型的影响,构建风力发电机在整个维护周期内的期望成本模型。最后,利用数值分析对模型进行求解。结果表明,实施最小、更换维护策略的期望成本占据了总维护成本的80%以上,相比之下,采取预防性维护优化策略的期望成本则低于总维护成本的20%,故该策略可为低风速地区的风电企业提供有效的决策参考,提高风力发电机的运行可靠性。

中欧漂浮式海上风电关键技术与产业链合作路径研究

基于中国完善的装备制造体系与欧洲丰富的项目经验优势互补现状,首先,围绕漂浮式海上风电机组、浮式基础、系泊及锚固系统、动态海缆、勘察设计、施工运输与安装、运行维护等产业链和关键技术进行研究,建立了纵向深层剖析和横向拓展对比的产业链评价体系;然后,结合不同细分领域中欧对比结果提出了18项重点合作领域;最后,探讨了试验交流、合作建设、规模应用、全球推广的中欧合作路径,期望解决国内示范样机浮式基础形式单一、成本高昂、产业链不成熟的问题,并为中欧漂浮式海上风电合作提供一定思路和启发。

基于对抗变分自动编码器的风电机组传动链故障预警

利用状态监测与故障诊断能够确保风电机组运行的可靠性与安全性。为了解决风电机组故障诊断适用性差、精度低的问题,针对风电机组早期故障预警及定位工作,在传动链故障诊断中引入深度学习算法,基于监控数据采集系统提供的数据基础,结合稀疏字典对对抗变分自动编码器(AVAE)进行改进,引入非线性深度表示,以降低数据维数,进而实现对原始数据内在特征的多样化、有效提取。同时,提出了一种AVAE-SDL故障诊断模型,可以有效排除训练过程中随机噪声造成的影响,有利于从高维数据中进一步提取内在特征。案例分析结果证明,AVAE-SDL故障诊断模型能够准确检测出机组故障,不存在误报情况,可作为风电机组传动链故障诊断的可靠工具。

齿轮箱销套螺栓的连接强度分析

主轴与齿轮箱的连接是风电机组传动链中的重要结构,销套-螺栓连接形式的传扭结构得到了越来越多的应用,但目前针对销套-螺栓连接结构极限和疲劳强度的研究还较少。为此,建立了销套-螺栓连接结构有限元模型,对极限强度和疲劳强度进行了安全性评估。首先,建立了包含销套、螺栓、主轴以及齿轮箱等部件的有限元模型;然后,校核了各部件在极限扭矩下的极限强度,并分析了不同扭矩下结构的应力情况;最后,提出了考虑非线性应力情况的疲劳强度计算方法,并校核了结构疲劳强度。研究结果表明:销套-螺栓连接结构的传扭可分为三个阶段,第一阶段为外圈螺栓传扭,第二阶段为外圈销套与内圈螺栓传扭,第三阶段为外圈销套与内圈销套传扭;传扭过程中载荷与应力存在明显的非线性关系,疲劳强度分析需要考虑相应的非线性关系;传扭结构应力最大点和疲劳最大点均位于主轴侧销孔,应力为553 MPa,疲劳数值为0.1355,因此,设计时需要重点关注主轴接口的强度情况,保证连接的可靠性。

海上风电产业链自主可控能力研究与提升建议

海上风电产业链长、关联度大、技术先导性强,其国产化进程不仅直接关系到我国海上风电资源开发和沿海城市“双碳”目标落实进程,也与航空航天、新能源汽车、机器人、精密仪器等高端领域工业制造能力息息相关。经过多年持续攻关,我国海上风电重大装备已基本实现国产化,但部分关键零部件及软件自主可控能力仍旧不足,需要依赖进口,引发了国产整机产能受限、机组大型化受限、成本下降缓慢等问题。文章通过对产业链上下游的调研,分析了目前海上风电产业链在原材料、制造工艺、零部件、软件、标准认证等方面存在的自主可控能力不足的问题,结合国外先进经验提出提升措施建议,以期为我国海上风电自主可控能力提升及国产化步伐推进助力。

海上浮式风电系统的批钻链式锚群设计方案和施工技术

随着风电安装技术、海洋钻井成孔技术和工艺的进步,海上风电系统逐渐向远海、深海领域延伸,当水深超过50 m,甚至100 m后,考虑到安全性和经济性,海上风电基础由桩基式逐步转向漂浮式。现有大孔径嵌岩成孔、锤桩的桩基式底座已不能实现浮式风电系统锚定,基于此,利用海洋批钻钻井成孔、固井技术与工艺,采用批钻链式锚群,实现海上浮式风电系统的链式锚定。

基于深度学习的异步风力发电机组功率振荡抑制方法

由于引起异步风力发电机组功率振荡的因素较多,难以保障功率振荡抑制的效果,为此,提出基于深度学习的异步风力发电机组功率振荡抑制方法的研究。从风力机动态特性、发电机组动态特性以及传动链动态特性3个角度分析了异步风力发电机组功率振荡状态,借助长短期记忆网络实现对振荡的有效抑制。在测试结果中,设计的振荡抑制方法应用效果不仅更高效,且对于基础振荡幅度的控制效果更好。

基于边缘AI计算架构的风力发电机组传动链故障预警算法

风力发电机组运行过程中出现故障的样本相对较少,而正常运行的样本数量通常较多,导致训练模型时样本分布不平衡。为此,提出了基于边缘AI计算架构的风力发电机组传动链故障预警算法。归一化处理样本数据,基于卷积神经网络,提取原始输入数据的关键特征;采用支持向量机算法完成故障预警机制的建立,引入非线性核函数实行最优计算,实现故障预警数据属性分类;基于边缘AI计算架构,根据风力发电机组传动链数据特点,实现风力发电机组传动链故障预警。实验结果表明,所提方法可以预警出齿轮箱、主轴承出现的故障,主动预警准确率高于80%,故障预警曲线与实际曲线拟合度更高,故障预警效果较好。

基于互Box-Cox变换和Markov链风速云模型的发电系统充裕度评估

为准确计及风速随机性和自相关性对风电并网系统充裕度的影响,建立基于互Box-Cox变换和Markov链的风速云模型,并将该模型与时序Monte Carlo模拟法结合,提出计及风速随机性和自相关性的风电并网系统充裕度评估方法。仿真结果表明,所提模型产生的仿真风速样本与实测风速样本具备相似的概率分布特性和自相关性,所提方法可较精确地评估风电并网系统充裕度及风电容量可信度。

区块链技术下风电机组全生命周期溯源管控研究

风电机组是风力发电工作的重要设备之一,受到运行环境等因素的影响,易存在运行故障和异常。为保证风电机组的工作状态、延长使用寿命,研究了区块链技术下风电机组全生命周期溯源管控方法。采用区块和链两部分建立区块链。以MerkleTree的格式存储风电机组的生产与运行数据。从采购设计阶段、生产阶段、运营阶段三个方面,界定风电机组的全生命周期。分析风电机组的组成,利用区块链技术调取存储数据,构建风电机组全生命周期溯源链。根据风电机组全生命周期推动过程中数据存储区块链之间的关系,求解风电机组源头数据,实现风电机组全生命周期溯源管控。试验结果表明,采用该管控方法可有效降低风电机组磨损量,并使设备故障发生概率降低至13.5次/月。该管控方法具有较好的风电机组管控效果。

考虑台风动态过程的电网故障路径分析方法

随着全球气候的变化,台风等极端自然灾害频发,电力系统难以承受大停电事故带来的后果,研究台风灾害下电网故障路径的准确推演方法,对降低停电损失、提高灾后恢复能力有重要意义。该文选取台风导致的高故障概率元件作为初始故障集,综合考虑台风动态路径导致的线路故障概率指标和交流潮流分析得到的潮流波动关联性指标,判断出下级故障元件;若该过程中不满足风险约束条件,还需采用GPU并行加速最优潮流计算,进行下级故障的最小切负荷计算,最后可以得到台风动态路径影响下的树状故障演变路径。通过IEEE39节点系统算例进行分析和验证,说明了电力系统的故障路径与强台风的动态路径之间的强相关性,验证了所提算法的有效性和加速效果。

深远海浮式风电标准体系分析

海上风电规模将不断扩大,向深远海化和浮式化发展。我国在深远海浮式风电技术领域与欧美国家几乎同步起步,并在技术上展现出一定的优势,但在标准化领域,尚未形成匹配的领先地位。针对海上浮式风电标准体系,本文全面总结了国际标准化组织、国际电工委员会的标准。对比分析了以美国和挪威为代表的国外先进标准体系不同路线。本文结合我国浮式风电技术发展现状和工程经验,梳理了国家和行业标准现状,提出了围绕产业链、自成体系,相对完整,融合发展,以国际标准为突破点来构建深远海浮式风电标准体系。

一种用于风力发电机组的移动式润滑工装

分析风力发电机组在制造厂和风力发电站储存期间存在对传动链润滑的需求以及遇到的困难,结合存储期间环境条件开发一种用于风力发电机组的移动式润滑工装。介绍润滑工装的工作原理、系统设计、操作规程和维护方法。此润滑工装有效地解决了存储期间传动链润滑难题,特别是在户外风力发电站场合应用本移动式润滑工装优势更明显。此润滑工装降低了现场工作人员劳动强度、降低了维护物料成本、节省了维护时间等效益。