風(fēng)電機(jī)組載荷建模及仿真優(yōu)化研究.pdf

1、近年來(lái)，我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組的功率和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度也不斷地增加，系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性越來(lái)越受到研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)的重視。特別是隨著風(fēng)電機(jī)組大型化和規(guī)?；陌l(fā)展以及近幾年國(guó)內(nèi)風(fēng)電事故的頻發(fā)，需要更好地掌握風(fēng)電機(jī)組的系統(tǒng)仿真分析和驗(yàn)證技術(shù)，從整體和局部層面預(yù)測(cè)風(fēng)電機(jī)組在各種工況下運(yùn)行的潛在危險(xiǎn)，從而指導(dǎo)設(shè)計(jì)，提高風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。因此，正確地建立大型風(fēng)電機(jī)組的系統(tǒng)聯(lián)合仿真模型，通過(guò)仿真分析確定其性能及運(yùn)動(dòng)規(guī)律，研究影響風(fēng)電

2、機(jī)組載荷的主導(dǎo)工況和風(fēng)資源的主導(dǎo)特征，探索降低環(huán)境或風(fēng)資源主導(dǎo)特征影響的載荷控制技術(shù)，并通過(guò)風(fēng)場(chǎng)實(shí)測(cè)來(lái)驗(yàn)證分析方法的正確性，對(duì)提高我國(guó)風(fēng)電機(jī)組的系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平具有重要意義。
　　本文結(jié)合國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2009BAA22B02）和科技部國(guó)際合作項(xiàng)目（2010DFB60700）的主要研究?jī)?nèi)容，將風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)建模和仿真分析及優(yōu)化作為研究課題。研究風(fēng)電機(jī)組的系統(tǒng)建模和仿真分析優(yōu)化技術(shù)，結(jié)合風(fēng)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，并形成相應(yīng)的載荷仿

3、真及優(yōu)化方法。主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾方面：
　?、傺芯匡L(fēng)電機(jī)組空氣動(dòng)力學(xué)理論、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論及控制理論，基于這些理論，利用數(shù)值計(jì)算及仿真建模等技術(shù)手段，建立風(fēng)電機(jī)組的氣—彈—控耦合聯(lián)合仿真模型，進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析，通過(guò)分析結(jié)果和GH BLADED的對(duì)比，驗(yàn)證模型的正確性。
　　②根據(jù)風(fēng)電機(jī)組全壽命期內(nèi)可能遇到的各種狀況，在風(fēng)特性研究的基礎(chǔ)上，定義了一套適用于風(fēng)電機(jī)組載荷仿真分析的工況?；谒⒌穆?lián)合仿真模型，進(jìn)

4、行典型工況的時(shí)序載荷分析及全壽命期的疲勞載荷分析，從而研究載荷影響因素及載荷變化規(guī)律；分析風(fēng)電機(jī)組性能，特別是變槳距風(fēng)電機(jī)組的失速性能、動(dòng)態(tài)功率曲線等，為合理評(píng)價(jià)機(jī)組性能提供參考依據(jù)。
　　③進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組載荷優(yōu)化方法研究，根據(jù)優(yōu)化對(duì)象的特點(diǎn)，提出適用于極限載荷優(yōu)化的預(yù)變槳、變參數(shù)變槳、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩柔性協(xié)調(diào)等多種變槳及轉(zhuǎn)矩控制策略，對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，并通過(guò)風(fēng)場(chǎng)實(shí)測(cè)進(jìn)行效果驗(yàn)證；提出疲勞載荷的權(quán)重分析法，通過(guò)該方法篩選出對(duì)當(dāng)量疲勞載荷影

5、響較大的工況及載荷幅值，基于載荷優(yōu)化方法的研究成果，進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組疲勞載荷優(yōu)化。
　?、苓M(jìn)行風(fēng)電機(jī)組整機(jī)載荷測(cè)試的仿真驗(yàn)證技術(shù)研究，通過(guò)對(duì)某2MW風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合機(jī)組實(shí)際情況及仿真建模方法，提出測(cè)試數(shù)據(jù)分析和校正方法、測(cè)試風(fēng)的仿真建模方法及測(cè)試結(jié)果的仿真驗(yàn)證方法。使用聯(lián)合仿真模型進(jìn)行測(cè)試工況的仿真驗(yàn)證，給出仿真結(jié)果與測(cè)試結(jié)果的偏差，并對(duì)偏差進(jìn)行詳細(xì)分析和評(píng)定，來(lái)驗(yàn)證整機(jī)載荷計(jì)算及測(cè)試仿真方法的正確性，從而形成適用