面向大规模海上风电基地低频交流送出的功率集线器

为了经济和高效地实现千万千瓦级海上风电基地多个低频交流送出通道的功率汇集,并与陆上直流输送线路进行有机衔接,提出了大规模海上风电功率集线器的概念及其实现方法。各海上低频交流输送通道上岸后分别接入功率集线器的对应接口单元。接口单元的核心是简单的柔性化二极管整流器,在保持低成本、紧凑化的前提下具有灵活可控性,将对应通道的低频交流输入变换为直流后汇集到直流母线,且各接口单元能够实现独立的黑启动和功率控制。所有输入通道的功率在集线器的直流母线汇集后,可以连接后续陆上直流线路输送至负荷中心。文中提出了海上风电功率集线器的拓扑、基本设计方法和控制策略。与现有海上风电低频交流输电方案的比较表明,所提功率集线器方案具有更优的经济性、可靠性以及紧凑化水平。仿真结果验证了所提出的海上风电功率集线器的有效性。

风切变对风电机组轮毂高度选择的影响关系研究

风电项目进入平价时代后,柔塔、混塔、分片式钢塔等塔架类型层出不穷,其成本价格也存在差异,项目风切变指数与轮毂高度选择的关系也随之变化。本着对比项目收益率大小的原则,采用理论分析和控制变量的方法,从项目上网电价、166m与110m塔架方案的发电量增量及造价成本增量三个主要影响因素,分别分析不同风速区间下,风切变值对轮毂高度选择的影响关系,结论即风速越大的区域,适用高塔架方案所需的风切变值越大。并以黑龙江某项目为例,分析上网电价的敏感性,除保障小时数1950h外,交易电量部分的电价在0.18元/kW·h以上时,适用于166m的塔架方案。研究结果可为风电项目机型方案中轮毂高度的选择提供理论依据。

大型风电球墨铸铁轮毂的质量控制

大型风电大断面球墨铸铁轮毂易产生石墨球粗大、石墨球数量减少、石墨漂浮、石墨球畸变、缩孔、缩松、浮渣等缺陷,结合国内外大断面球墨铸铁件生产情况,总结出了一系列大型风电球墨铸铁轮毂生产过程中的质量控制措施,并从原辅材料的选择,铁液化学成分的控制,合适的球化和孕育处理以及微量合金元素适当的添加等方面论述了厚大断面球墨铸铁轮毂生产中应采取的质量控制措施及工艺参数。应用这些措施,生产出了各项性能指标合格的风电轮毂。两年内生产4种共400件风电轮毂,轮毂合格率达96%以上。

含优先利用风电能量枢纽主动配电网三相不平衡随机模糊动态潮流方法

提出了一种含优先利用风电能量枢纽的主动配电网三相不平衡随机模糊动态潮流方法。以随机模糊变量描述日风电出力,通过日冷/热电负荷比较,提出能量枢纽优先利用风电的冷/热电改进耦合模式及其与主动配电网交换功率模型,计及接入配电网风电穿透水平和能量枢纽交换功率获得主动配电网与输电网源、荷及孤岛交互状态,从而建立含优先利用风电能量枢纽的三相不平衡主动配电网随机模糊动态潮流模型,并结合随机模糊模拟、前推回代及三相不平衡解耦对模型求解。改进IEEE 33节点系统算例仿真结果表明,该文提出的方法可有效提升能量枢纽风电利用率,兼具随机模糊性和波动性的日前计划潮流结果信息更加全面客观。

基于Flow-3D的风电轮毂浇注系统设计及优化

针对风电轮毂零件形状复杂、壁厚较大,如果浇注系统设计不当则极易出现卷气、夹渣等缺陷,严重影响铸件的力学性能问题,通过分析轮毂零件的结构特点和技术要求,根据铸造工艺设计原理完成浇注系统方案设计;利用Flow-3D仿真软件模拟其充型过程的温度场、速度场和压力场并结合内浇口的时间-速度曲线,分析浇注方案和生产工艺的合理性,优化浇注系统方案;并利用优化的方案进行试生产,获得质量合格的风电轮毂铸件.

风电关键零件轮毂底座的高效加工

介绍了一种风电关键零件轮毂、底座高效加工方案,通过分析加工流程,优化工艺方案,改变加工刀具类型,改进加工方法,优化面铣削、大孔加工切削参数,提高了轮毂、底座的加工效率。

基于能量枢纽的区域电–热网优化运行研究

通过含热电联供的能量枢纽可将区域配电网与区域供热管网紧密耦合,热电联产机组是能量枢纽的主要组成部分。为打破热电联产机组“以热定电”的刚性耦合关系,在能量枢纽中加入了储热装置。在此基础上,建立能量枢纽模型、配电网DistFlow模型和线性热网能量流模型,根据分时电价和天然气价格,以系统从上级电网购电和购气总成本最少为目标函数,建立基于能量枢纽的区域电热网优化调度模型。算例分析表明,所提出的能量枢纽具有的供能灵活性对提升风电消纳、降低区域电热网整体运行成本等方面有诸多益处。

基于机器人的风电轮毂螺栓视觉扭力工具设计

风力发电机组等大型装备零部件螺栓的紧固及上扭是制造过程中的关键工序之一。针对风电设备轮毂系统螺栓紧固现有技术存在的问题进行分析,提出了基于视觉技术的自动扫描三维模型重构、螺栓孔位自动定位及装配路径自动规划的全新工艺方案;在此基础上,设计了将螺栓自动紧固、上扭分开的基于机器人的整体布局方案,并对自动专用紧固工具、变位机等关键部件的结构及工作原理做了详细阐述;最后,利用现有设备做了验证试验,结果显示:轮毂系统螺栓装配时间由原来的5工时缩短至2工时,螺栓的装配过程完全实现自动化,合格率达到100%。

风电轮毂检测方法探讨

文中阐述了风电轮毂检测的重要性,分析了其检测难点,介绍了应用激光自动跟踪仪进行测量并加以计算的测量方案。

风电铸件无冷铁铸造研究

风电铸件生产过程繁杂,严重影响生产进度,原有生产工艺在造型过程中使用大量冷铁,生产成本较高。文章利用计算机模拟技术对轮毂、主轴轴承架等铸件的生产工艺进行优化改进,在保证产品质量的基础上,简化该类铸件的生产操作,降低生产成本。

考虑P2G多源储能型微网日前最优经济调度策略研究

由于新能源发电装机容量不断增加、电网建设不同步等原因,出现了弃风、弃光等现象,造成了能源的浪费。通过综合能源系统形成多元消纳技术和多元存储技术可以增加可再生能源的就地消纳,提高风机利用率。该文首先介绍了电转气(power to gas,P2G)技术的原理,然后基于微网型能源集线器模型,将含P2G多源储能型微网系统划分为供给侧、转换组件和负荷侧三个部分进行模型。在此基础上建立基于经济最优的微网系统日前优化调度模型,考察P2G消纳可再生能源的潜力。最后在算例中采用三种不同场景的微网系统进行验证,结果证明P2G对弃风现象有很大的改善作用,具有良好的应用前景。

风力发电机轮毂的有限元分析

在现如今提倡资源可持续性发展时代中,风能作为一种清洁能源,已经在现阶段能源发展过程中备受关注,人们开始逐渐重视研究风能发电的相关技术,这使得风力发电技术现阶段已经得到了迅速发展,但越来越多的风力机以及零部件安全出现了问题。因此,为了能够有效促进风力机正常运行,需要对发电机中的关键零部件进行研究分析,故以轮毂为例,分析研究风力发电机中轮毂的有限元分析,以期能够更好地促进风力发电技术水平提升。

需求侧能量枢纽和储能协同提升风电消纳和平抑负荷峰谷模型

针对含风电和能量枢纽主动配电网负荷峰谷波动加大及弃风问题,提出一种需求侧能量枢纽和储能协同平抑负荷峰谷及提升风电消纳模型。在分析需求侧源荷储模型基础上,分析其对弃风和峰谷差影响,获取等效负荷曲线;提出跟随各时段负荷变化和风电穿透率制定风电供冷热电权重系数,改进能量枢纽进冷/热电耦合运行模式,横向通过多能互补提升风电消纳水平;同时协同能量枢纽(EH)改进耦合运行模式,确定储能跟随主动配电网状态的充放电控制策略,纵向转移电量平抑峰谷且提升风电消纳水平,从而给出一种能量枢纽和储能协同平抑峰谷和提升风电消纳的模型。最后采用改进的IEEE 33节点配网系统算例仿真,结果表明文中模型能有效提高主动配电网风电消纳,且对削峰填谷作用明显。

大型风电轮毂铸件用球墨铸铁的力学性能研究

研究了Si含量对球墨铸铁力学性能的影响。结果表明,在-40℃下试样的冲击吸收功随Si含量的增加而先增大后减小,在硅含量为1.98%时达到最大值15.86 J,抗拉强度和硬度随着Si含量的增加而增大,伸长率则随之减小,拉伸断口为韧性断裂;综合来看,当Si含量为1.98%～2.12%时,试样的各项性能都能满足QT350-22AL的要求,为最佳含量。

大型风电球墨铸铁轮毂铸造工艺CAD系统的研究与开发

基于UG6.0平台,以UG/OpenAPI与VC++6.0为开发工具,结合ODBC技术,并利用参数化设计方法开发适用于大型风电球墨铸铁轮毂的铸造工艺CAD系统。系统主要功能包括冒口系统设计,浇注系统设计,冷铁系统设计及铸造工艺参数设计,并根据工厂实际生产情况设计相应的辅助功能系统。

基于绕线转子异步电机的风电轮毂无刷供电系统

目前风电机组轮毂供电普遍采用集电环加电刷的滑动接触方式,存在可靠性差、维护成本高等问题。为解决该问题,提出一种无刷供电系统,采用三相绕线转子异步电机来替代机舱辅助变压器和集电环、电刷,电机定子绕组联接机舱主变压器二次侧,转子则随轮毂旋转并为轮毂中的变桨系统供电。通过解析和仿真方法分析了该电机的电压调整率与其参数的关系。在不改变电机基本尺寸的条件下,通过在定子侧串接补偿电容,有效地减低了电压调整率,在短时过载运行时效果尤其明显;同时,转子采用双三相绕组,可减小联接不控整流电路时的网侧谐波。通过实验证明了所提系统的有效性。

1.5MW风电轮毂加工与检测方法探讨

文中阐述了研究风电轮毂制造和检测的重要性和难点,介绍了应用加工胎具进行加工的制造方案和采用激光跟踪仪进行测量的测量方案。

风电轮毂铸件铸造工艺设计研究

针对2MW-5MW风电轮毂铸件铸造工艺进行分析,分别从不同铸造工艺方法对风电轮毂铸件的质量影响进行对比,分析了不同工艺方案的优缺点以及工艺设计方案关键要点。结果表明,采用主轴孔朝上的方案,厚大部位选用冒口和冷铁进行补缩平衡,浇注系统中设计过滤系统,同时选择大流量、低流速、无紊流浇注系统可以达到减小轮毂铸造缺陷,提高铸件质量的目的。

大型风电轮毂无冒口砂型铸造研究

随着风电行业的发展,轮毂作为风电设备中的重要部件,其制造技术非常具有研究价值。QT500-14材质的大型风电轮毂形状复杂,壁厚较大,铸造工艺的设计不合理易导致铸件的铸造缺陷与性能不合格。笔者在此基础上进行分析,设计了无冒口的铸造工艺。通过MAGMASOFT软件模拟轮毂凝固过程中的温度场、缩孔、缩松缺陷分布,分析了铸造工艺的合理性,优化了铸造工艺并进行实际生产,最终得到符合相关技术要求的风电轮毂铸件。

考虑P2G的多能源系统优化运行研究

电转气技术(P2G)的出现给多能源系统中风电消纳问题带来了新的解决方案,而目前P2G设备的运行成本的高昂又与实现充分的弃风消纳存在矛盾。基于此,文中在考虑P2G设备运行成本的基础上,提出了一种计及分段弃风成本的多能源优化运行模型。首先,基于能源中心的概念,分析了包含P2G设备等多种能源转换装置在内的多能源系统模型。以能源系统供能成本最小为目标函数,并在目标函数中考虑了计及分段弃风惩罚因子的风电弃风成本,采用变惯性权重ω的粒子群算法进行求解,对24 h时间段内多场景下系统风电消纳情况、系统供能成本变化进行分析。结果表明,多能源系统中利用P2G设备可以提高风电利用效率,减少系统供能成本,综合效益显著。