基于长短期记忆网络的大型漂浮式风力发电机平台运动极短期预报方法

大型漂浮式风力发电机平台运动响应的超前预报是实现主动调载系统控制和智慧运维监测的关键技术.然而,漂浮式风力发电机复杂的工作环境使得仅依靠物理模型和数值仿真方法的极短期预报具有非常大的挑战.因此,提出一种创新的基于长短期记忆神经网络的漂浮式风力发电机平台运动极短期预报方法,并利用实测数据开展了浮式平台纵荡运动的验证与不确定性分析.结果表明,该极短期预报方法可以获得较好的精度,超前60 s预报工作状态下纵荡运动的均方误差最大仅约为1%.该大型漂浮式风力发电机极短期运动响应预报能够为未来漂浮式风电场的智慧运维提供扎实的技术支撑.

海上漂浮式风力发电机关键技术研究

漂浮式风力发电机组是未来海上风电的发展趋势,已成为风电行业的研究热点。通过介绍漂浮式风机的技术特点,分析了漂浮特性对机组关键部件发电机的影响,论述了发电机在设计制造过程中的关键技术难点,并重点阐述了轴系结构设计的要点及其解决方案,对发电机的设计开发具有一定的指导意义。

基于风剪效应的独立变桨控制对漂浮式风力发电机性能的影响

随着风力发电机塔架高度以及叶片尺寸的增大,风剪效应对风力发电机性能的影响越来越显著,为此提出了基于风剪效应的独立变桨控制策略。分析了漂浮式风力发电机支撑结构的动力学模型,结合针对陆上风力发电机提出的基于风剪效应的独立变桨控制策略,并使用线性二次型调节技术(linear quadratic regulator,LQR)分别对3种漂浮式风力发电机的独立变桨控制器进行了设计,在Matlab/Simulink软件中搭建仿真模型并与Fast软件进行联合仿真。仿真结果表明:所采用的独立变桨控制策略对3种形式的风力发电机的功率、纵摇运动影响并不相同。独立变桨控制策略可以明显降低单柱式风力发电机的功率波动,但对张力腿式和驳船式风力发电机来说效果不明显甚至变得更差;而对于漂浮式风力发电机的纵摇运动来说,独立变桨和统一变桨控制策略对单柱式和张力腿式风力发电机的影响差别不明显,而对驳船式风力发电机来说,独立变桨控制策略使其纵摇角度变得更大。

漂浮特性对风力发电机振动影响

在前期研究工作的基础上,将浮式基础波浪载荷计算和系泊系统计算考虑到所已建立的风力发电机分析模型中,形成漂浮式风力发电机动力学分析模型,进行在风浪下漂浮式风力发电机的动力学分析及振动计算。研究表明:漂浮特性对风力发电机的振动影响很大,同样条件下漂浮式风力发电机振动情况相对固定式风力发电机幅值变化较大(平均值一样),这意味着漂浮式风机的疲劳寿命会有较大下降。因此,针对固定风机的设计方法对漂浮式风机要有所修正及完善。

漂浮特性对风力发电机载荷的影响

在前期研究工作的基础上,将浮式基础波浪载荷计算和系泊系统计算考虑到所已建立的风力发电机分析模型中,形成漂浮式风力发电机性能分析模型,将其在风浪下进行漂浮式风力发电机的载荷分析计算。结果表明:漂浮式平台对风力发电机的载荷影响很大,同样条件下漂浮式风力发电机所受载荷相对固定式风力发电机幅值变化较大(平均值一样),这意味着漂浮式风机的疲劳寿命会有较大下降,因此,针对固定风机的设计方法对漂浮式风机要有所修正及完善。

考虑过渡区水深的浮式风机系泊系统设计

针对海上浮式风机在50~80 m的过渡区水深采用悬链式系泊系统刚度不足的问题,建立系泊系统刚度计算数学模型和浮式风机全耦合仿真分析模型,结合MATLAB参数化系泊静态刚度计算方法和FAST全耦合动态仿真方法,对比分析在不同工况下系泊布置形式对平台运动特性和系泊缆张力的影响。结果表明,6根系泊缆较3根系泊缆布置形式在系泊刚度设计方面更加有利,且通过结合系泊配重的合理布置能够有效减小平台运动和一缆破断工况下的瞬态冲击载荷;浮式风机在正常发电和停机空转工况下低频和波频运动占比有明显差别,可据此对系泊刚度的进行针对性设计,系泊刚度与平台运动控制分量的匹配是过渡区水深系泊系统设计的优化方向。