海上风力发电机组单桩基础侧向位移估计研究

常规海上风力发电机组单桩基础侧向位移估计模型的构建多采用粒子群优化算法。但该算法无法准确计算出海水与单桩基础之间的耦合力,估计准确率较低。对此,提出海上风力发电机组单桩基础侧向位移估计研究。首先,根据海上风力发电机组与连接单桩基础的基本结构,将单桩基础结构进行断面划分,建立单桩基础结构动力学方程。然后,结合海水域、桩基区域和两者交界处这三个场域,求取海水与单桩基础之间的耦合力,并计算单桩基础的受力值。基于此,采用风力和海浪循环荷载作用下单桩基础的累积应变指数型经验式,构建单桩基础侧向位移估计模型。以某海域NREL 5 MW单桩基础海上风力发电机组为算例,对所提模型进行仿真对比试验。试验结果表明,所构建的模型具有更高的估计准确率,即准确率在98%以上。该模型能够更好地监测和评估海上风力发电机组的结构安全性,及时发现潜在的问题并进行修复或维护。

基于海上风力发电机组中虚拟飞轮储能系统的频率支撑协调控制策略

针对海上风力发电场并入电网导致电网等效惯量下降问题,提出基于海上风力发电机组(OWTs)中虚拟飞轮储能系统(VFESS)的频率支撑协调控制策略,并利用遗传算法优化VFESS吸收和释放功率的曲线。首先,OWTs采用宽转速运行控制方法形成VFESS,通过释放和吸收能量来短时支撑电网频率;然后,考虑负荷扰动、VFESS存储容量、同步发电机组一次调频时间等条件后,利用遗传算法优化VFESS释放和吸收能量的功率曲线,以实现电力系统频率跌落幅度最小、频率变化率最小的目标。最后,算例分析表明采用该方法的OWTs能提供短时频率支撑,减小电力系统低频减载装置动作次数。

海上风力发电机组齿轮箱安装运行技术分析

齿轮箱是海上风力发电机组的重要传动设备,针对海上风力发电机组高可靠性的要求,结合笔者多年的海上石油平台工作经验,开展了风力发电机组齿轮箱安装运行技术研究,给出了齿轮箱安装运行过程中的技术要求,实施结果表明,相关技术要求能够保证海上风力发电机组稳定可靠运行,对于指导海上风力发电机组齿轮箱系统的安装具有重要意义。

海上风力发电机组运行数据实时分析系统

文章介绍了海上风机发电机机组运行数据实时分析系统,对风电场前期运行数据进行实时分析,实现对开发设计相关指标的验证及优化。加强机组运行效果监控,开发适用于研发人员适用的数据分析系统平台。数据分析平台开发内容主要包括:机组设备运行效果数据分析、性能评估;对机组运行关键数据进行自动分析,提供时序图、散点图等可视化展示。挖掘关键部件异常状态数据;对不同机组相同数据横向对比分析,提供二维、三维、雷达图等可视化展示。风机控策略执行异常识别,转矩策略分析、偏航误差分析。对机组累积数据自动分析,按照机组开发需求模式提供机组运行报告。故障触发时间点机组状态数据关联存储及分析。

海上风力发电机组塔架海波载荷的分析

由于海上风力发电机组的外界载荷条件比陆地上的风力发电机组更加复杂,因此在机组设计中要考虑到海上风机载荷条件.在研究海波性能和运动规律的基础上,给出了海水中的塔架载荷的计算公式;针对海上风力发电机组的结构特点,将研究的海波载荷计算方法用于风机的塔架载荷计算,以1.0 MW风力发电机组为例,对塔架所承受的海波载荷和风载荷进行了计算,经过对比分析可知,风载荷大于海波载荷并为同一数量级的载荷,因此,在设计中更应注意这两种载荷的耦合作用.

海上风力发电机组支撑结构动力特性分析

采用欧拉-伯努利梁模型来模拟海上风力发电机组的支撑结构,利用通用有限元软件ANSYS对机组支撑结构进行计算建模。在此基础上,分析了风力发电机组上端结构质量(风轮、机舱等)、整个机组重力以及海水对支撑结构固有频率的影响,并给出瞬态冲击下支撑结构的动力响应历程。计算结果表明,在计算海上风力发电机组支撑结构固有频率时应考虑上端结构质量的影响,可以不考虑重力的影响,而海水对高阶固有频率影响很大;在瞬态冲击下,上端结构质量使得支撑结构响应变得平缓。

海上风力发电机组支撑结构动力响应特性研究

支撑结构设计是大型海上风电机组设计的重要部分。文章分析了海上风电机组的各种环境载荷,并以3MW风力机组为例计算其所受环境载荷,包括作用在支撑结构顶端的由风机叶轮转动引起的水平轴向力、作用在塔筒上的风载荷以及作用在基础上的海流、海浪载荷,并采用非线性弹簧来模拟基础与海底土层之间的相互作用。在考虑风轮影响情况下,利用有限元法对支撑结构进行了模态分析。最后,分析了环境载荷作用下支撑结构的动态响应。计算结果表明,在对海上风力发电机组进行动态响应计算时,环境载荷之间的相互耦合作用不能忽略。

基于混合灵敏度H_∞的海上风力发电机组变桨控制及振动抑制

针对海上风力发电机组输出功率波动大和塔架振动明显的问题,设计了混合灵敏度H∞变桨控制器,并引入塔架前后加速度反馈控制,基于SUT-3000双馈风力发电机组模型,利用GH_Bladed软件进行仿真验证。仿真结果表明,在该控制策略作用下,海上风力发电机组输出功率比传统PI控制方法波动更小,保证了海上风力发电机组在高风速运行时输出功率的稳定性,同时降低了塔架前后振动响应。

海上风力发电机组桩体波浪力计算分析

为快速校核海上风力发电机组单桩在波流联合载荷作用下的结构安全,基于Morison公式和谱分析方法分别推导中等水深下单桩的波浪力解析计算公式,并通过Matlab软件编程计算。结果表明,两种波浪力计算方法简便可行,各具优势,可依据实际海况和不同的设计方式选择应用。

一种海上平台发电机组仪表系统数字化改造设计方案

针对海上老龄平台发电机组仪表系统硬件线路繁杂、缺乏数字化监测手段等问题,提出一种数字化仪表系统,通过变送器、总线模块、PLC控制器和Web上位机软件,最终实现仪表系统数字化、可视化、可扩展等功能。

基于载荷优化的漂浮式海上风力发电机组变桨距控制研究

首先建立漂浮式平台流体动力学模型,重点提出一种变桨距控制的改进方案,针对复杂载荷环境导致的海上风力机系统建模不精确,利用基于先进记忆的控制策略进行桨距角补偿,有效减少了不对称气动载荷和平台运动。基于FAST和Matlab/Simulink软件平台以NREL-5 MW漂浮式海上风电机组为仿真模型验证改进控制器的有效性。分析和仿真结果表明,相比传统的独立变桨控制,改进的控制器在减少疲劳载荷和平台振荡有更好的性能,提高了系统的稳定性和可靠性。

大型海上风力发电机组的载荷分析及载荷优化控制方法

海上风电具有风能资源丰富、发电利用小时数高、不占用土地、对生态环境影响小和适宜大规模开发等优点,同时,海上风电面临浮冰、台风、烟雾等复杂的自然条件,对海上风电机组技术要求更高,海上风电场建设难度更大、成本更高,风、波浪、潮汐和潮流等自然因素将影响风力机的动力学特性。本文分析了海上风力发电机组的载荷来源及其特性,以三叶片水平轴大型海上风力发电机组为研究对象,利用GH-BLADED仿真软件对其进行全耦合仿真,采用了分段停机控制、软切出、塔架加阻等控制方法降低海上风电机组运行载荷,结果表明以上控制方法有效降低了机组载荷。

海上风力发电机组载荷控制方法研究

根据海上风力发电机组的运行特点,分析了海上风电机组的载荷来源及其特殊性,通过仿真探讨了空气动力载荷、海波载荷等对海上风电机组的影响,随机的非线性风载荷和波浪载荷等都将给海上风机安全控制提出较大挑战,本文针对性地提出了主动空转控制、塔架加阻控制、抗台风控制等降低海上风电机组运行载荷的控制方法,仿真结果表明上述载荷控制策略有效的降低了海上风力发电机组的载荷。

3.0MW海上风力发电机组的基础设计

基于某海上风机基础设计工程,介绍了国内外常用的几种基础形式及其优缺点,阐述了海上风机基础的基本设计过程、计算内容以及最优基础方案的确定原则,为同类海上风机基础的设计提供参考.

考虑桨叶旋转采样效应的海上风力发电机组支撑结构疲劳分析

基于多体动力学-有限元一体化分析模型,对海上风力发电机组支撑结构的疲劳损伤进行数值模拟分析。为了考虑桨叶旋转采样效应,提出一种基于三维波数-频率联合谱的时-空直接转换法。该方法无需进行风速场的空间离散与插值,能精确给出旋转桨叶任一单元在任意时刻经历的风速、给出旋转采样风速谱的显式表达,揭示由旋转采样效应导致的风速在频域内发生能量重分布的机制。在此基础上,采用该方法对风-浪共同作用下的单桩式大型海上风力发电机组支撑结构的疲劳损伤与疲劳寿命进行分析,并重点对是否考虑桨叶旋转采样效应对支撑结构疲劳损伤的影响进行对比研究。结果表明,桨叶旋转采样效应使得风力发电机组支撑结构的疲劳损伤显著增加,疲劳寿命明显减小。

海上风力发电机组集中润滑系统的研究

以齿轮箱集中润滑系统和变浆轴承集中润滑系统为例对海上风力发电机组集中润滑系统进行设计分析,并对选型计算以及润滑油脂选择进行了研究说明。海上风力发电机组采用集中润滑方式,实现了自动化、集中化、远程报警和控制,为风机长期稳定运转提供有力保证。

海上风力发电机组电控安全系统介绍

在对风力发电机组的结构及控制与安全系统简单介绍的基础上,以W2000海上风力发电机组为对象,对其电控系统结构、特点及各项主要功能进行了介绍。

海上风力发电机组基础靠泊系统结构设计

随着风力发电技术的快速发展,海上风电场的开发成为全球风机容量的主要增长点。海上环境复杂,常有船舶碰撞风机基础的事件发生,造成巨大的人员伤亡和财产损失。因此,海上风机基础靠泊系统结构的设计成为风机基础设计的重点之一。本文以风机基础靠泊系统为研究对象,应用船只靠泊能量计算和SACS软件模拟计算方法对靠泊系统结构进行受力分析,经过理论计算和现场工程实践经验证明,该靠泊系统完全满足不同船只的靠泊要求。本文提出的海上风机基础靠泊系统可为类似工程项目靠泊系统结构设计提供参考。

海上风力发电机组轮毂温度控制技术

目前国内风力发电机组基本采用电动变桨技术,海上风力发电机组风轮又采用封闭式结构,变桨系统以及主轴产生的部分热量将聚积在轮毂内部。为保证轮毂内电气部件的正常使用,文章介绍了一种轮毂温度控制技术,通过理论分析计算和测试试验可以看出,采用该种轮毂温度控制技术可以有效降低轮毂内环境温度,使环境温度达到电气部件的使用条件。

海浪作用下的风力发电机组总体性能仿真

为研究海上风力发电机组在复杂多变且环境恶劣影响下整机的工作性能,使用仿真技术进行模拟分析。采用GDW动态入流理论进行风力机气动载荷计算分析,Airy线性波理论进行波浪载荷计算分析,建立风力机传动系统的MATLAB/simulink数学模型及ADAMS多柔体动力学模型,并将MATLAB/simulink控制系统模型同ADAMS进行风力机系统总体性能的联合仿真。对某厂家5MW海上风力发电机的仿真数据同Bladed软件结果比较表明,该联合仿真方法可以较好地模拟风力机的总体性能。