基于云模型的风电机组输出功率特性分析

风电机组性能的优劣直接影响着风电场安全生产和经济效益。输出功率是风电机组最重要、最具代表性的性能指标之一,风功率曲线是机组发电能力最直观的表述。以输出功率和风速为数据源,应用云模型特征量研究风电机组输出功率的波动特性,有利于掌握风电机组性能状态。在对风电机组SCADA系统风速、功率数据筛选的基础上,描绘风电机组正常工作状态下的风功率散点图,采用比恩法建立风电机组实际风功率曲线;统计分析不同风速区间的输出功率,利用逆向云发生器建立不同风速下的输出功率云模型,得到不同机组的整体功率云;通过对比分析功率云的特征值,实现输出功率大小、波动范围和离散程度的量化分析;同时计算风速、功率相关系数反映和评价机组响应的灵敏度。云模型的应用,把机组状态从定性评价拓展到定量评价,从宏观综合评价深入到风速区间段精准评价,提高了风电机组性能分析的准确性和全面性。最后,应用实例验证了算法的有效性和可靠性。

基于运行状态与功率特性引导的覆冰天气下风电机组功率预测

针对覆冰天气下风电机组功率预测精度不足的问题,提出一种基于运行状态与功率特性引导的覆冰天气下风电机组功率预测方法。针对覆冰天气下风电机组样本不平衡的问题,采用贝叶斯优化的改进轻量级梯度提升机模型对覆冰天气下的风电机组数据样本进行状态判别并建立运行状态特征标签;针对覆冰天气下非停机运行小样本的问题,构建基于功率特性引导的风电机组功率预测模型,降低功率预测模型对数据的依赖,提升在覆冰天气运行场景下的预测准确性。采用广西某风电场风电机组数据进行算例验证,结果表明,相较于典型预测方法,所提方法在覆冰天气下的预测性能显著提升。

基于输出功率特性的风电机组状态监测

基于SCADA系统中风速、变桨角度、风向角与机舱角偏差、发电机输出有功功率等运行数据,采用改进BP神经网络建立风电机组输出有功功率模型,根据发电机输出功率特性对风电机组进行状态监测。风电机组正常运行时,改进BP神经网络模型的预测输出功率与正常的功率输出之间的残差较小;当模型的预测输出功率与正常的功率输出之间的残差超出残差阈值时,则认为风电机组出现了故障。本文对某风电场真实桨叶断裂故障进行了仿真验证。

风电机组输出功率平滑技术综述

风能具有高度不可控性的特点,风能的随机变化会直接导致风力发电机组的输出功率波动,波动的功率并网会引起电网频率波动及电压闪烁,甚至危及电网安全。为了满足风电机组并网要求,提高并网电能质量,风电输出功率平滑技术便成为急需解决的问题。文中介绍了直接功率控制和间接功率控制这两类功率平滑控制策略,阐述了两类中包含具体方法的原理,介绍了各种方法的研究现状,继而总结、评价了各方法的优缺点、适用前景等,最后指出了当前各类功率平滑控制技术的优化方向。

双馈变速恒频风电机组的功率特性

针对在风电机组完成设计之前,需要对机组输出功率性能作出预测的问题,介绍了双馈变速恒频风电机组的系统模型,包括风速、风轮、发电机和变频器的数学模型;根据叶轮原动机输入的机械能和机组的发电功率曲线,研究双馈发电机的稳态特性、功率关系;基于SUT-1500风机模型的参数,利用MATLAB软件仿真机组的功率输出特性.研究结果表明,对于双馈变速恒频风电机组,在低于发电机额定转速时,通过调节功率因数,可以实现机组的最大功率输出,提高机组的运行效率和性能,给机组的控制方案设计提供了参考.

基于机舱风速计的风电机组功率特性评估方法

针对传统的功率特性评估方法难以对未配置测风塔的风电机组进行评估的问题,对基于机舱风速计的功率特性评估方法进行了研究。在深入剖析机舱风速与测风塔风速相关性的基础上,依托IEC 61400-12-2标准,提出了二者之间最优拟合关系为分区间段的机舱传递函数(BinnedNTF)。利用Binned-NTF对机舱风速进行校正,并用计算出的空气密度对数据进行标准化,得到机组的实测功率曲线、风能利用系数曲线和理论年发电量。研究应用表明,该方法在不增加测风设备经济成本的情况下,可以对未配置测风塔的风电机组进行功率特性评估,能够及时有效地维护风电场的利益。

基于实时功率曲线的风电机组出力特性研究

基于实时功率曲线对风电机组出力特性进行分析,主要通过采集风电机组风速、功率、可靠性状态、大气压力、环境温度等历史数据进行过滤修正,计算出能够反映风电机组真实出力情况的实时功率曲线,并与出质保检测功率曲线进行对比,最后结合功率一致性系数对风电机组出力特性进行评价。找出性能下降比较严重的风电机组并及时整改,进而提高风电机组的发电能力。该方法不仅能够在线评价风电机组的性能优劣,且适用于各类型风电机组,具有广阔的应用前景。

基于CFD技术的风电机组功率特性评估方法

针对IEC61400-12-1标准对风电机组功率特性测试难以广泛开展的问题,提出一种基于修正SCADA风速的功率特性评估方法。首先基于CFD技术,利用风场实际数据建立纳维-斯托克斯方程,用修正后的k-ε湍流模型求解,建立风电场物理模型;然后通过机组的技术参数及大气条件确定"Larsen"尾流模型,根据机舱风速得到自由风速;最后利用修正后风速进行功率特性的评估。实例验证表明,该方法能满足风电机组功率特性评估的要求,能较好反映机组的功率出力情况,方便、快捷且花费较低,适用工程应用。

基于现场数据的风电机组功率特性分析与建模

为了准确掌握鼠笼型感应风力发电机组的运行状态,在分析其功率特性的基础上,针对风电机组建模过程中容易忽略偏航系统误差的问题提出了一种充分考虑风电机组输入参量的建模方法,并结合现场数据分析发现依据该方法建立的模型是有偏差的;在深入分析后再次提出两种引入机组惯性的模型改进方案。用LSSVM方法建立各个方案模型,测试结果表明,引入机组惯性可以有效地提高机组功率特性模型的精度,模型的相对平均误差(MRE)由6.7%下降到5.6%;多组测试数据的测试结果表现出模型有较好泛化能力,可以准确跟踪机组功率变化,为风电机组功率特性建模提供一个新思路。

基于输出功率预测的风电机组运行风险度评估

准确评估风电机组运行健康状态对于降低机组故障率、减少运维成本十分有利。输出功率是表征风电机组运行性能的最基本参数之一,输出功率的波动能够直观反映机组运行状态的变化。当实际输出功率明显偏离正常运行状态下的预期值时,则说明机组健康状态可能存在异常,由此文章提出了一种基于输出功率预测的风电机组运行风险度评估方法。首先采用随机森林算法构建了风电机组有功功率短期预测模型,在预测过程中综合考虑了多种气象因素来提高预测精度,进而利用有功功率预测误差对风电机组的风险严重度进行量化;其次,利用模糊C均值算法构建风电机组运行风险严重度离群点模型,实现了对风电机组运行风险等级的明确划分。最后,以江苏南通某风电场实测数据为样本验证了所提方法的合理性与有效性。

基于输出功率波动性的风电机组性能分析方法

输出功率特性是反映风电机组性能的主要指标之一,利用中央监控系统记录的运行数据,提出了3种不同的基于输出功率波动性机组性能分析方法。针对不同型号的机组,在测量机组动态功率曲线的基础上,构建基于功率曲线变异的输出性能分析模型;针对单台机组提出了基于风速和功率方差系数相关性的性能分析模型;针对单台机组运行在不同风速下,提出了基于分段风速的输出性能的分析方法。最后,以2个风电场的机组8个月的运行数据,对提出的机组分析性能方法进行验证,结果表明,文章提出的方法能够有效的分析风电机组的性能。

风电机组运行功率特性原理验证型实验开发

为了方便学生对风电机组工作原理的学习,开发了基于运行数据的机组功率特性原理验证型实验。该实验基于云平台进行运行数据分析,并利用采集的离线SCADA监控数据,通过数据统计分析方法,提取不同工况下机组功率以及转矩特性曲线。该实验能够帮助学生理解和掌握风力发电的基本控制逻辑机理和工作特点,该实验平台可广泛用于新能源学科与工程专业以及其他风电方向课程的实践教学。

激光测风仪在风电机组功率特性现场测试中的应用与分析

风电机组功率特性是评估风电机组发电效益的重要指标,由测量功率曲线和年发电量(AEP)决定。在运风电机组会由于设备部件老化、维护不当等原因导致功率曲线退化、年发电量下降,进而影响风电场的经济效益。通常采用单独树立测风塔测试风电机组的功率曲线,测试过程复杂,测试成本较高。文章采用激光测风仪进行风电机组功率特性测试,得到了功率曲线的实测结果和年发电量的评估结果。通过将实测曲线与理论曲线进行对比分析,探讨了功率曲线和年发电量评估差异的关键影响因素。

低温对风杯式风速计测量风电机组功率特性的影响研究

风杯式风速计是风电机组功率特性测试中最常用的测风设备,其测量准确度直接影响到风机功率曲线的测试结果。根据风杯式风速计测量风速的原理,温度会对其测量准确度产生影响。利用风电机组功率特性实际测量数据,证明了温度对风杯式风速计测量风电机组功率特性产生的影响,并介绍了IEC新版风电机组功率特性测试标准中对测试过程中风速信号的修正方法。

虚拟式风电机组功率特性测试仪的研发

为了实现对风电机组功率特性的测试,依据IEC标准对风电机组的功率特性测试的方法、原理进行了研究,提出了风电机组功率特性的现场测试方法,并且结合现代虚拟仪器技术设计并开发出实用的风电机组功率特性测试分析仪,该仪器是在VMIDS系统基础上成功研制出来的,在成功完成对风电机组各参数提取的同时,能分析出风电机组的各项特性。

风电机组功率特性测量不确定度的量级研究

风电机组的功率特性是表征风机发电性能的重要指标,以表格或曲线表示的区间平均功率与平均风速的关系,还需要伴随功率不确定度,才能代表被测风机发电功率在每个风速区间内的统计学分布特征。文章分析了功率测量的B类合成不确定度各分量的量级和大小关系,提出了降低不确定度分量的方法,通过实例获得了功率B类不确定度的量级,证实了减小不确定度的有效性。

风电机组功率特性劣化监测技术研究

为实现风电机组长期服役条件下功率输出特性劣化的监测与评估,考虑在同一场址条件下,地理位置相近,系统配置相同的风电机组外部环境条件具有相似性以及功率输出特性呈现强相关性,基于改进的非线性状态估计技术,采用改进欧式距离算法,建立风电机组功率特性劣化监测模型。结合某海上风电场风电机组簇实际运行数据,对该劣化监测方法和模型进行了测试。研究结果表明:基于改进非线性状态估计模型的风电机组功率特性劣化监测方法,正常情况下功率输出实际值与预测值的残差在0.5%以内;当风电机组功率输出特性出现劣化时,残差会出现异常并逐渐加大。提出的基于改进非线性状态估计的风电机组功率特性劣化监测方法,对于风电机组预测性运维以及优化技改具有指导意义。

基于风电机组功率特性曲线数据的偏航系统参数分析

风力发电机组偏航对风角度偏差及时间延时设定,将影响风力发电机组对风能的捕获,通过采集风电机组功率特性曲线,分析风向变化对功率特性曲线的影响程度及趋势,提出参数优化方案,实现最佳风能捕获,提高风能利用效率和机械寿命。

变速变桨恒频双馈式1.5MW风电机组输出功率优化途径分析

对影响风机输出功率的各种原因进行了分析,提出了改进措施,并介绍了变速变桨恒频双馈式1.5MW风电机组输出功率优化途径。

双馈风电机组电力系统低频振荡阻尼特性

由于风力发电机组没有功角,采用数学模型方法分析含风电场的电力系统的低频振荡可能会产生一定的误差,提出基于实测信号的随机子空间算法对大规模双馈风机并网后的系统阻尼特性进行了分析.以含完整双馈发电机组动态模型的电力系统为例,分析了含双馈风电机组的电力系统阻尼特性.分析结果表明,随着风电接入容量的增加,阻尼比并非单调变化,而是存在一个最佳风电接入容量;含双馈风机组的电力系统由于装设了高响应速率的电力电子器件——换流器,有利于系统的小干扰稳定;风电场的阻尼特性与风电场接入位置和故障点之间的电气距离有紧密联系.