基于OPENFAST的漂浮式风机运行状态仿真分析

针对漂浮式风机在多场耦合作用下整体状态的研究不足,本文通过对我国水文观测站数据进行分析,对作用于浮式风机的工况进行设计,并使用OpenFAST对风机整体运行状态进行仿真分析,同时,在相同风速不同波高、不同风速相同波高的作用下进行对比,对风浪载荷对风机的不同部位运行状态的影响进行总结。

半潜式风机平台耦合动力学建模与验证

在FAST-AQWA(F2A)与OpenFAST中建立集空气动力、水动力、风机、半潜式平台与系泊系统于一体的海上漂浮式风力发电机组耦合模型,分别在稳定风况与额定湍流风况下进行仿真。结果表明,F2A与OpenFAST仿真结果基本一致,验证了F2A模块对于漂浮式风电机组仿真的有效性。所作研究将为海上漂浮式风电机组的建模仿真提供参考。

5MW陆上风力发电系统故障建模与仿真

随着风电行业对系统稳定性要求的提高,对其进行准确的故障建模是十分必要的。以Openfast中提供的5 MW陆上风机模型为背景,建立了风电系统传感器和执行器故障模型,采用增益PI变桨距控制。在Simulink中搭建了控制子系统模型与其联合仿真,在此基础上对变桨系统的执行器以及转速传感器分别进行故障模拟,结果显示系统能够准确反映各种故障发生时的情况,验证了该故障模型具有一定的准确性,为后续的故障诊断和容错控制的工作提供了基础。

不同强度湍流风对风力机气动载荷的影响

湍流强度是影响风力机载荷的重要因素之一。基于OpenFAST软件对NREL-5MW风力机进行了不同强度湍流风为入流条件下的数值计算,利用Turbsim软件生成的5%、10%、15%和20%这4种湍流强度的湍流风作为入流条件,探究了不同湍流强度对风力机叶根处的剪切力和弯矩的影响,并分析了不同湍流强度下风力机叶片整体的载荷分布情况。结果表明:随着湍流强度的增加,风力机的气动载荷和气动功率波动幅值相应出现规律性的增加,但大体变化趋势不变。10%、15%和20%湍流强度下的气动功率标准差比5%湍流强度下的分别高出87%、163%和243%,摆振弯矩标准差比5%湍流强度下的分别高出30%、64%和95%;叶片上的弯矩载荷从叶根向叶尖方向逐渐减小,且随着湍流强度的增加,叶片上的弯矩标准差值也随之增加,在叶根处差别最大,从叶根向叶尖方向逐渐减小,到叶尖处完全重合。且10%、15%和20%湍流强度下的叶根处第一个节点位置的挥舞弯矩比5%湍流强度下的摆振弯矩分别高出44.94%、93.1%和137%。湍流强度的增加对叶片的摆振弯矩影响最大。

大型海上漂浮式风电机组建模与减载控制

海上风电机组逐年向大型化与深海化发展,对风电机组的稳定性与可靠性提出了更高要求,因此需要更好地掌握漂浮式海上风电机组的系统仿真建模和减载控制技术。本文以5MW半潜式漂浮式风电机组为背景,建立海上风电系统动态模型,并在Matlab/Simulink中搭建子系统模型,与Openfast中的OC4项目进行联合仿真。结果表明,该模型能较好地模拟不同海况和风况下的风电机组不平衡载荷情况,且独立变桨控制系统较好地降低了载荷并稳定输出功率,该模型对漂浮式海上风电机组的系统性能分析研究具有一定的参考意义。