风力发电机组的载荷优化控制策略

1. 气动机械模型

一般采用叶素-动量理论对风力发电机组叶片的气动荷载进行建模。叶素-动量理论分为两个步骤：首先结合叶素理论和动量理论确定诱导速度；然后利用叶素理论通过沿叶片径向积分求出风轮的气动轴力和力矩。

动量理论

动量理论是描述风力发电机气动模型最简单、最古老的数学模型。动量理论最早由Rankine （1865）提出，Froude （1889）和Lanchester （1915）对动量理论进行了完善，并将其应用于工程实践。Betz （1920）成功地将其应用到风力发电机上。动量理论的基本假设是：（1）气流式不可压缩的均匀定常流；（2）旋转桨叶可以简化成一个风轮；（3）风轮上没有摩擦力；（4）风流动模型简化为一个单元流管；（5）风轮前后远方的气流静压相等；（6）轴向力沿风轮均匀分布。因此，动量理论认为风轮是无限个旋转细长桨叶的近似，作用在风轮上的是平稳的、一致的风速。但实际上，细长桨叶的数目是有限的，而且作用在桨叶上的是非平稳的、非一致的风速。因此，动量理论主要用来描述作用在风轮上的荷载和来流速度之间的关系，从而确定风轮的能耗。

如图1所示，基于一维动量方程，作用在风轮上的轴向推力T 为：

()12T m v v =- （1）

式中，1v 为风轮前来流速度，2v 为风轮后尾流速度，m 为单位时间流经风轮的空气质量流量

m vA ρ= （2）

式中，ρ为空气密度，v 为流过风轮的速度，A 为风轮扫掠面积。将式（2）代入式（1），得

()12T vA v v ρ=- （3）

另一方面，基于动量理论，作用在风轮上的轴向力T 也可表示为：

()a b T A p p =- （4）

式中，a p 为风轮前的静压，b p 为风轮后的静压。

根据伯努利方程，动能+重力势能+压力势能=常数，可得

221111

22

a v p v p ρρ+=+ （5）

2

2221122

b v p v p ρρ+=+ （6） 根据风轮前后远方的气流静压相等假设，12p p =，因此

()221212

a b p p v v ρ-=

- （7） 将式（7）代入式（4），可得

()221212

T A v v ρ=

- （8） 式（3）和式（8）相等，因此

122

v v v +=

（9）

上式表示，流过风轮的速度是风轮前来流速度和风轮后尾流速度的平均值。定义轴向诱导因子1

a

v a v =，a v 为风轮处的轴向诱导速度（诱导速度是指空气在流过某一物体后产生额外的速度，如空气在经过物体

前的速度为v0，经过物体后的速度为v1，则诱导速度v=v0-v1），因此

11a v v v av =-= （10）

可得

1(1)v a v =- （11）

和

()2111122(1)12v v v a v v a v =-=--=- （12）

显然，轴向诱导因子又可表示成为

21

122v a v =

- （13） 可见，若风轮吸收风的全部能力，即20v =，此时a 有最大值1/2，但在实际情况下，a<1/2。将式（12）代入式（8），可得

()()()22222121111111241222

T A v v A a v A a a v ρρρ⎡⎤=

-=--=⋅-⎣⎦ （14） 定义风轮轴向力系数C T

211

2

T T

C Av ρ=

（15） 可得

根据能量守恒，风轮吸收的能量等于风轮前后气流动能之差

()()222212121122

P m v v Av v v ρ=

-=- （19） 将式（11）和式（12）代入式（19），得到风轮吸收的能量

()2

3

1

21P Aa a v ρ=- （20） 定义风能利用系数C P

3

112

P P C Av ρ=

（21）

可得，

()2

41P C a a =- （22）

对轴向诱导因子求导，求解风轮吸收的能量的极值，得

()()()233

21121212143dP Av a a a Av a a da

ρρ⎡⎤=---=-+⎣⎦ （23） 可见，当a=1或者a=1/3时，风轮轴功率P 出现极值，但由于a<1/2，因此，只取a=1/3，此时

3max 1

827

P Av ρ=

（24） 最大风能利用系数C P

max 16

0.59327

P C =

≈ （25） 式（25）表明在理想情况下，风轮最多吸收59.3%的风能。进一步，考虑当气流在风轮上产生转矩时，也受到风轮的反作用力，如图2所示。显然，若在风轮处气流的角速度与风轮的角速度相比是个小量，上述推导仍然可用。

采用动量方程，作用在风轮平面dr 圆环上的轴向力可表示为

式中，dm 为单位时间内流经风轮平面dr 圆环上的空气流量，表示为

2dm vdA vrdr ρπρ== （27）

式中，dA 为风轮平面dr 圆环的面积。将式（11）、式（12）和式（27）代入式（26），得

2

14(1)dT v a a rdr πρ=- （28）

因此，作用在整个风轮上的轴向力为

21

04(1)R

T dT v a a rdr πρ==-⎰⎰ （29）

式中，R 为风轮的半径。基于动量矩方程（作用于物体上外力的合力对任一轴线的力矩，等于该物体对同一轴线之动量矩随时间的变化率），作用在风轮平面dr 圆环上的转矩可以表示为

22t t dM dmv r vv r dr πρ== （30）

定义ω为风轮叶片r 处的周向诱导角速度，t v r ω=，t v 为风轮叶片r 处的周向诱导速度，则

32dM v r dr πρω= （31）

定义周向诱导因子

2b ω=

Ω

（32）

式中，Ω为风轮转动角速度，将式（32）和式（11）代入式（31），可得

()3141dM v b a r dr πρ=Ω- （33）

作用在整个风轮上的转矩可表示成

()31041R

M dM v b a r dr πρ==Ω-⎰⎰ （34）

风轮轴功率是风轮转矩和风轮角速度的乘积

()231041R

P dP dM v b a r dr πρ==Ω=Ω-⎰⎰⎰ （35）

定义风轮叶尖速比1

R v λΩ=，风轮扫掠面积2A R π=，则

()2

33

1

4

41R

P Av

b a r

dr R

λρ=-⎰ （36）

风轮功率系数为

()2

3

4

81R

P C b a r

dr R

λ=-⎰ （37）

叶素理论

叶素理论的基本出发点是将风轮桨叶沿展向分成许多微段，称这些微段为叶素，假设在每个叶素上的流动相互之间没有干扰，这时将每个叶素上的力和力矩沿展向积分，就可以求得作用在风轮上的力和力矩。

这样，将每个叶素上的速度0v 分解为垂直于风轮旋转平面的分量0x v 和平行于旋转平面的分量0y v ，α为风攻角，θ为变桨距角，由动量理论，当考虑风轮后尾流旋转时

01(1)x v a v =- （38） 0(1)y v b r =+Ω ？？（2t v b r =Ω） （39）

因此，叶素处的合成气流速度

0v =

=

（40）

叶素处的入流角φ和风攻角α可表示为

()()11arctan

1a v b r

φ-=+Ω （41） αφθ=- （42）

因此，求出攻角α后，就可根据翼型空气动力学特性曲线得到叶素的升力系数l C 和阻力系数d C 。合成气流速度0v 引起的作用在长度为dr 叶素上的空气动力a dF 可以分解为法向力n dF 和切向力t dF ，表示为

2

012

n n dF cv C dr ρ=

（43） 2

012

t t dF cv C dr ρ=

（44） 式中，ρ为空气密度，c 为叶素剖面弦长，C n 和C t 分别表示法向力系数和切向力系数

cos sin n l d C C C φφ=+ （45） sin cos t l d C C C φφ=- （46）

这时，作用在风轮平面dr 圆环上的轴向力可表示为

作用在风轮平面dr 圆环上的转矩可表示为

式中，B 为叶片数。

叶素-动量理论

显然，为计算作用在风轮叶片上的力和力矩，必须计算风轮旋转面中的轴向诱导因子a 和周向诱导因子b ，因此令动量理论的轴向力与叶素理论的轴向力相等，即结合式（47）和式（28），可得

22

0114(1)2

n B cv C dr v a a rdr ρπρ=- （49） 则

2

2

1

(1)8n v Bc a a C r v π-= （50） 令2Bc r σπ

=，则

2

21

(1)4n v a a C v

σ-=

（51）

根据叶素理论中的图，可知

0100

(1)sin x v a v v v φ-=

= （52）

代入式（51），可得

214sin n C a a σφ

=- （53） 同理，令动量理论的转矩与叶素理论的转矩相等，即结合式（48）和式（33）

()23011412

t B cv C rdr v b a r dr ρπρ=Ω- （54） 可得

()20

114t v b a C v r

σ-=

Ω （55）

根据叶素理论中的速度三角形

00

(1)cos y v b r v v φ+Ω=

=

（56）

因此，结合式（52）代入式（55）得

14sin cos t C b b σφφ

=

+ （57） 如果考虑普特朗特叶尖损失修正因子

2

arccos exp 2sin B R r F r πφ⎡⎤⎛⎫-=

-⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦ （58）

则将式（53）和式（57）调整为

这样，可以通过迭代计算诱导因子a 和轴向诱导因子b ，迭代步骤为： 1） 假设a 和b 的初值，一般假设为0； 2） 计算入流角()()11arctan 1a v b r φ-=+Ω

3） 计算攻角αφθ=-

4） 根据翼型空气动力特性曲线计算叶素的升力系数l C 和阻力系数d C 5） 根据式（45）和式（46）计算叶素的法向力系数n C 和切向力系数t C ； 6） 根据式（59）和式（60）计算a 和b 的新值；

7） 判断与上一轮循环的a 和b 值是否小于误差限，如果是，跳出循环；否则，跳至第（2）步重新循

环。 8） 根据计算所得的a 和b ，代入式（29）和式（34）计算风轮的轴向力和转矩。

大型海上风力发电机组的载荷分析及载荷优化控制方法研究 朱鑫

大型海上风力发电机组的载荷分析及载荷优化控制方法研究 朱鑫 摘要：本文首先从风动载荷与波浪载荷两种典型载荷类型的角度入手，对大型海上风力发电机组的载荷表现进行了分析；其后，围绕风机软切出、分段停机、塔架加阻三个方面，提出了大型海上风力发电机组的载荷优化控制方法。 关键词：海上风力发电机组；安全运行质量；载荷控制 前言： 近几年来，基于陆上风能资源风速弱、风量小、稳定性差等负面特点，我国风力发电行业逐渐将发展眼光落到了海洋领域当中。与陆地环境相比，海洋环境中的自然风储量明显丰富，且质量稳定，具有良好的电能资源转化前景。 1.大型海上风力发电机组的载荷分析 在实际的运行过程中，受到所处海洋环境的影响差异，海上风力发电机组会承载不同的负荷类型，与之相关的载荷结构设计方式也势必存在差异。现阶段，大型海上风力发电机组主要涉及的负荷来源主要有风动、波浪、水流及其结构重力四类，其中又以风动载荷和波浪载荷的影响最大。同时，基于运行环境的特殊性，大型海上风力发电机组的载荷状态具有较强的随机性和波动性特点，对相关人员在相关设计及应用中的安全控制提出了很高要求。据此，为了进一步保证海上风电机组的安全运行质量，我们有必要对不同环境、不同来源下的风电机组载荷情况作出分析： 结论： 综上所述，海上风力发电机组在载荷方面具有负荷来源多、影响范围大等特点，对相关人员的载荷控制工作提出了挑战。据此，通过对海洋环境中各影响因素进行科学分析，实施出分段停机、塔架加阻等手段措施，能有效降低单位时间内波浪、海风等对风力发电机组的载荷影响，保证风力发电机组的安全运行。 参考文献： [1]张开华，张智伟，陈明亮等.海上漂浮式风力发电机组载荷计算软件特点分析[J].水电与新能源，2017（10）：63-68. [2]姚兴佳，谢洪放，朱江生等.基于LMI的5MW海上风力发电机组载荷控制技术研究[J].可再生能源，2016，34（01）：44-48.

变速变桨风力发电机组的桨距控制及载荷优化

变速变桨风力发电机组的桨距控制及载荷优化 何玉林;苏东旭;黄帅;任海军;陈真 【摘要】The issue that how to reduce system overshoot and decrease wind turbine load for large variable speed variable pitch wind turbine over the rated wind speed is discussed. Because the wind turbine is strongly nonlinear, the pitch control strategy based on fuzzy-immune-PID controller is adopted to reduce generator speed fluctuation and improve power quality. Aiming at how to decrease the tower fore-aft vibration, tower side-side vibration and gearbox vibration of the wind turbine, corresponding control strategies such as pitch and torque damping filter and acceleration feedback are proposed. Finally, this paper uses Bladed external controller module to program and simulate. It's shown that the proposed control strategy can improve the dynamic characteristics of variable pitch control and reduce the load of key parts.%讨论了大型变速变 桨风电机组在额定风速以上如何减小系统超调量以及降低机组载荷.根据风电机组 的强非线性特点,采用基于模糊免疫PID的桨距控制策略,以减小发电机转速波动,改善功率品质.针对风电机组的塔架前后和侧向振动以及传动链扭转振动,提出了桨距、转矩阻尼滤波和加速度反馈等控制方式.通过Bladed外部控制器模块编程并进行 仿真,结果表明所提出的控制策略能够改善变桨距控制的动态特性,降低关键部位载荷. 【期刊名称】《电力系统保护与控制》 【年(卷),期】2011(039)016

风力发电机组的功率控制及载荷分析

风力发电机组的功率控制及载荷分析 风力发电机组的功率控制及载荷分析 引言： 风力发电作为清洁能源的重要组成部分，已经在全球范围内得到了广泛应用。风力发电机组的功率控制和载荷分析，对于提高风力发电的效率、可靠性和经济性具有重要意义。本文将对风力发电机组的功率控制方法以及载荷分析进行详细阐述，并探讨其对风力发电产业的影响。 一、风力发电机组的功率控制 1.1 无功功率控制 无功功率是风力发电机组运行中的重要参数之一。通过控制电网侧的无功功率，可以提高风力发电机组的功率因数，减少无功功率对电网的影响。常用的控制方法包括无功功率优化控制和无功功率调频控制。 无功功率优化控制是根据电网的无功功率需求，通过调整风力发电机组的输出功率来实现。该方法能够提高风力发电机组的功率因数，降低无功功率损耗，同时满足电网对无功功率的要求。 无功功率调频控制是根据风力发电机组的转速、电网频率和负荷需求等参数进行调控。通过调节风力发电机组的桨叶角度、变桨速度等，控制风力发电机组的功率输出，实现电网对无功功率的要求。 1.2 有功功率控制 有功功率控制主要是根据电网的需求，控制风力发电机组的输出功率。常用的控制方法包括协调控制、最大功率跟踪控制和限功率控制。

协调控制是根据电网的负荷需求和电力系统的稳定性要求，通过调节风力发电机组的转速、桨叶角度和发电机的励磁电流等参数，实现风力发电机组的有功功率控制。 最大功率跟踪控制是指通过调节风力发电机组的桨叶角度，使得风力发电机组的输出功率达到最大值。该控制方法能够提高风力发电机组的利用率，提高发电效率。 限功率控制是为了保护风力发电机组的安全运行，避免过载等问题。通过提前设置风力发电机组的最大功率输出值，当风力发电机组的输出功率达到设定值时，控制系统会自动减小风力发电机组的输出功率。 二、风力发电机组的载荷分析 2.1 风力负荷分析 风力负荷是指风力发电机组在风力作用下承受的载荷，主要包括风载荷和惯性载荷。风载荷是由于风力的作用而导致的，其大小和方向主要受到风速、风向等因素的影响。惯性载荷是由于风力发电机组自身的转动而产生的，其大小和方向主要受到风力发电机组的转速和转动惯量等因素的影响。 2.2 力矩载荷分析 力矩载荷是指风力发电机组在风力作用下承受的力矩，主要包括风矩载荷和旋转矩载荷。风矩载荷是由于风力作用在风力发电机组的转动轴上产生的，其大小和方向主要受到风速、风向、桨叶角度等因素的影响。旋转矩载荷是由于风力发电机组旋转运动的惯性而产生的，其大小和方向主要受到风力发电机组的转速和转动惯量等因素的影响。 2.3 轴向载荷分析 轴向载荷是指风力发电机组在风力作用下承受的轴向力，主要包括风压力和离心力。风压力是由于风力作用在风力发电

风力发电机组性能分析与优化设计

风力发电机组性能分析与优化设计 随着人们对可再生能源的需求日益增长，风力发电作为一种高效且环保 的能源形式，受到了广泛的关注和应用。而风力发电机组作为风力发电系统 的核心部件，其性能分析与优化设计对于提高能源利用效率和降低成本具有 重要意义。本文将对风力发电机组的性能进行深入分析，并提出优化设计的 方法。 一、风力发电机组性能分析 1. 功率曲线分析：风力发电机组的功率曲线是描述其在不同风速下输出 功率的关系曲线。通过对功率曲线的分析，可以了解不同风速下风力发电机 组的运行状态和效率。在设计阶段，需要根据当地的风速数据和气象条件， 合理确定风力发电机组的额定风速和切入风速，以获得最大的能源输出。 2. 发电效率分析：发电效率是衡量风力发电机组输出能源利用效率的重 要指标。通过对发电效率的分析，可以发现机组运行过程中的能量损失和改 进空间。提高发电效率可以增加系统的经济效益，并减少对自然资源的依赖。 3. 噪音分析：风力发电机组运行时会产生噪音，对周围环境和生活居民 产生一定的影响。通过对噪音的分析，可以确定机组的噪音水平，并提出相 应的控制措施。减少噪音对于保护环境和提升机组的社会接受度具有重要意义。 二、风力发电机组优化设计 1. 叶片设计：叶片是风力发电机组的核心部件，直接影响到机组的转速 和发电效率。通过对叶片的形状、材料和结构进行优化设计，可以提高机组 的转动效率，降低噪音和振动，增加机组的寿命。

2. 控制系统设计：风力发电机组的控制系统对机组的性能和稳定运行起到至关重要的作用。优化设计控制系统可以实现风速跟踪和机组变桨控制，提高机组的适应性和动态性能。此外，通过合理的控制策略可以最大限度地提高机组的发电效率。 3. 故障诊断与预测：风力发电机组的故障对机组的性能和可靠性产生重大影响。通过对机组的故障诊断和预测，可以及时发现故障并采取相应的维修措施，提高机组的可靠性和可维护性。 三、风力发电机组性能优化的挑战与解决方案 1. 风场复杂性：风力发电机组通常建设在开阔的地区，受到多种复杂的气象条件和风场影响。针对不同的气象条件和风速特点，需要根据实际情况进行性能分析和优化设计。 解决方案：建立合理的数学模型，利用计算机仿真技术对机组的性能进行分析和优化设计。结合实测数据和大数据分析，制定针对不同气象条件的机组运行策略。 2. 资源限制和成本压力：风力发电机组的建设和维护成本较高，同时受到资源限制的影响。为了降低成本并提高效益，需要在设计和运行中精确把握资源需求和投入产出比。 解决方案：采用先进的材料和制造工艺，提高机组的质量和可靠性；制定合理的运行和维护计划，降低机组的运营成本；积极推动技术创新，提高风力发电系统的整体性能。 四、结论

风力发电机组风荷载分析及优化设计

风力发电机组风荷载分析及优化设计 一、引言 风力发电是目前可再生能源中占据相当重要位置的一种，风力发电机组也是其重要组成部分之一。与其它工程系统相比，风力发电机组主要面临的挑战之一就是大风荷载下的稳定性能。本文将从风荷载分析及优化设计方面探讨如何提升风力发电机组的稳定性能。 二、风荷载分析 1. 风荷载形式 在风力发电机组中，风荷载主要是指风及其产生的风力作用在风轮及其支撑系统上所形成的荷载。根据气象学研究，风力可以分为三种形式：切向风、径向风和上升气流。其中最主要的当属切向风，即来自于风速分量沿风轮叶片切线方向的力。 2. 风荷载计算 风荷载的计算一般可以采用下列方法： （1）椭圆轨迹法：将风力作用点看成一个运动点，其受到的风荷载所形成的作用线经过研究后发现是椭圆形的，最大荷载所在位置即为椭圆的焦点之一。

（2）风口逆推法：通过揭示叶片在不同风速下的变形规律和 受力行为，得到了叶片结构变形和受力响应的特性参数，然后结 合气象物理及气动特性等，经过逆推出风速下叶片受力情况，进 而计算出整机的风荷载。 （3）场合适法：利用CAD软件建立计算模型，通过模拟流场 中流动场、压力场等参数，综合考虑叶片的材料、形状、缆索布置、叶根安装等影响因素对风力发电机组的激励能力进行模拟计算。 3. 风荷载分析结果及优化设计 通过以上方法得出的风荷载分析结果可以用于进行稳定性分析，并通过优化设计降低风荷载带来的影响。优化设计中主要包括以 下几个方面： （1）优化叶片结构 由于叶片是风能转换核心部分，因此叶片的结构及其质量直接 影响到发电机组的稳定性。叶片的优化设计可以包括减轻质量、 改变叶形和优化叶片布局等方面。 （2）优化筒杆和传动系统 筒杆和传动系统也是风力发电机组中非常重要的部分，优化设 计主要包括减小振动、降低噪声、提高精度等方面。

风电机组能效分析及优化研究

风电机组能效分析及优化研究 摘要：在我国经济在快速发展的新时期，电力行业发展十分迅速，为了应对 全球气候变暖问题，风电作为清洁高效的可再生能源，受到世界各国的高度重视 并得到大力发展。但目前风电机组能效偏低问题已成为风电场特别是老旧机组运 行过程中普遍存在的问题，严重影响风电场发电经济效益。因此该文章从偏航控制、变桨控制等方面分析研究风电机组能效，查找存在的问题，并提出优化建议。 关键词：风电机组；能效分析；优化研究 引言 近年来，随着风电机组装机量的日益增加，风电在中国发电总量中的占比越 来越大。同时对于安装在海上或风力资源丰富但地处偏远的风电机组，对其进行 维护需耗费大量的人力物力。这要求风力机应具有充足的可靠性，以减少所需投 入的维护成本进而在制定更合理的维修策略以及降低风力机停机时间等方面提供 帮助。因此，搭建精确的风电机组仿真模型已成为风力发电系统进行智能状态监 测与评估的重要基础。 1现场安装流程 风电机组由塔筒、机舱、叶片、轮毂和发电机等大部件组成。对于双馈型或 中速永磁风电机组，发电机位于机舱内部。对于直驱型风电机组，发电机位于风 轮和机舱之间。本文以陆上某双馈型风电机组的四段塔筒和风轮整体吊装方案为例，简述风电机组现场安装流程和技术要点。陆上机型的电气柜通常包含塔基柜 和变流器柜。海上机型的电气柜除上述柜体外，还包含了变压器、电池柜、航标 灯柜、ＰＴ柜、环网柜和ＵＰＳ柜等。 2风电机组能效分析及优化研究 2.1物联网技术在运维管理中的应用

为有效提升风电机组运维的工作水平，可合理运用物联网技术，打造全新的 风电机组运维管理模式。如物联网系统的服务端进行建设时，应当突出设备管理 与任务管理。在设备管理工作开展时，应当由运维人员进行完成，实现对相关设 备的基本信息管理，保证运维管理工作开展的有效性与可行性。在其任务管理时，则需要契合风电机组运行的具体情况，进而科学合理地调整运维检修工作任务， 组织专业的运维检修小组，对机组设备进行运维检修。在物联网系统客户端进行 设计时，应当突出检修人员的工作需求，使得运维检修人员，能够在手持终端设 备的支持下，快速扫描条码获取运维检修的工作任务与内容，并及时对检修的工 作记录进行上传，便于后台运行人员进行监控管理。基于物联网技术的支持，现 场运维检修工作开展时，可根据检修的工作特点，灵活调整检修工作小组，如部 分操作难度大、风险较高的作业项目，则需要增加检修人员，在检修人员的协同 配合下，有效提升运维检修的工作整体水平。 2.2双PI及智能算法优化 目前风机采用的控制方法是查表法，由主控程序中给定的静态转速-转矩表 进行控制。查表法较容易实现，但控制响应慢，控制精度较低。在风频变化较大时，容易产生偏差，并引起风机的振动。双PI控制：在并网转速和额定转速附 近采用PI控制，并网转速和额定转速之间采用跟踪最佳尖速比控制的控制策略，能够实现风能的转换效率最大化，使风电机组能够最大程度地吸收风能，从而优 化风机的功率曲线和提升风机的发电量。采用双PI控制方法后，主控PLC软件 功率控制功能块采用了转矩控制和变桨控制相耦合的方式。在风速远小于额定风 速以下时，通过转矩控制以维持最佳叶尖速比，以追求最大风能利用系数；在额 定风速以上拐点处，如果风速波动很大，就要通过适当的变桨来实现平滑的过渡。在额定风速以上阶段，变速和变桨控制器也是同时发挥作用，通过变速即控制发 电机的转矩，使其恒定，从而恒定功率。通过变桨来调整发电机的转速，使得其 始终跟踪转速设置点。实际上，变速变桨通过简单的PI控制器就可以实现，但 是额定风速以上风机系统模型的强烈非线性使得控制器参数选择比较困难，需要 特别设计。变速、变桨2个控制器是同时运行的，为了使其耦合在一起，当在远 远超过额定风速或以下时使其中一个或另一个控制环饱和。

风力发电机组控制系统设计及运行优化

风力发电机组控制系统设计及运行优化 一、介绍 随着对可再生能源的重视和需求增加，风力发电成为了广泛应用的环境友好型发电方式之一。而风力发电机组控制系统的设计及运行优化是提高风力发电机组效率和可靠性的关键因素之一。本文将探讨风力发电机组控制系统的设计原理、相关技术和运行优化方法。 二、风力发电机组控制系统设计原理 1. 控制系统结构 风力发电机组控制系统主要由控制器、传感器、执行器和通信系统等组成。控制器作为控制系统的核心，负责从传感器中获取风速、转速等数据，并通过控制算法对发电机组的转速、转矩和叶片角度等进行控制。执行器则根据控制器的指令调整叶片角度和发电机转速，以实现最佳的发电效果。 2. 控制策略 风力发电机组控制系统的核心任务是在不同风速和环境条件下实现最佳的发电效率。常见的控制策略包括最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，简称MPPT）、风速控制和故障检测与保护等。MPPT控制策略通过实时跟踪风力发电机组的最大功率点，调整发电机组的工作状态以最大程度地提高发电效率。风速控制策略则通过调整叶片角度和转速来使风力发电机组在不同风速下保持稳定的工作状态。故障检测与保护策略负责监测风力发电机组的各个部件状态，并在发现异常情况时执行相应的保护措施，以防止损坏和延长发电机组的寿命。 三、风力发电机组控制系统相关技术 1. 传感器技术

风力发电机组控制系统中的传感器主要用于实时采集环境参数和机组状态参数。常见的传感器包括风速传感器、温度传感器、转速传感器和振动传感器等。传感器的准确性和响应速度对控制系统的稳定性和效率至关重要。 2. 控制算法 控制算法是风力发电机组控制系统的智能核心，直接影响着风力发电机组的发 电效率和运行稳定性。常见的控制算法包括PID调节算法、模型预测控制算法和 模糊控制算法等。PID调节算法通过调整控制器的比例、积分和微分系数，使得系 统输出信号与期望值尽可能接近。模型预测控制算法则通过建立发电机组的数学模型，预测未来一段时间内的发电功率，并根据预测结果调整控制器的输出量。模糊控制算法则根据风速、转速等数据进行模糊推理，生成模糊规则然后调整控制器的输出量。 3. 通信系统 风力发电机组通常会有多个风力发电机组组成风电场，因此控制系统需要实现 机组之间的信息交流和协调控制。常见的通信系统包括以太网、CAN总线和无线 通信等。通信系统的性能和可靠性直接影响着风电场的整体控制效果和机组之间的各个部分的协调配合。 四、风力发电机组控制系统运行优化 1. 功率曲线优化 根据风力发电机组的功率曲线，可以对风电机组的工作状态进行优化。通过合 理调整叶片角度和转速，使得风电机组在不同风速下都能够稳定工作，并且在最大功率点附近工作。 2. 风速预测优化

风力发电机组机组控制策略研究

风力发电机组机组控制策略研究 随着能源消耗量的不断增长，环保意识的不断提升，风力发电成为了未来可持 续能源的一种重要形式。风力发电已经被广泛应用，并成为了全球能源领域的一个重要研究方向。在风力发电系统中，风力发电机组（简称风机）是实现能量转换的关键环节，而风机的控制策略对提高风电系统的性能起着重要的作用。 本文将从风机控制策略的现状分析、控制策略的设计要点以及未来发展趋势三 个方面对风机控制策略进行研究。 一、风机控制策略的现状分析 目前，风机控制策略主要有PWM控制策略、PID控制策略、MPPT控制策略等。其中，PWM控制策略结构简单，可靠性高，运行稳定，常用于小功率风机的 控制；PID控制策略能够实现风机在最大功率输出下的控制，用于中等功率风机的 控制；MPPT控制策略则是最新的控制策略，其能够实时计算风机输出功率的最大 值并实现控制，已经应用于大型风机的控制。 尽管现有的风机控制策略已经取得了一定的成就，但仍存在一定的问题。例如，PWM控制策略在大功率运行时存在谐波问题；PID控制策略需要调整控制参数以 满足不同运行状态下的性能要求；而MPPT控制策略需要快速准确地计算输出功 率的最大值，这对算法的计算效率提出了更高的要求。因此，对风机控制策略的研究仍具有重要意义。 二、风机控制策略的设计要点 在设计风机控制策略时，需要关注以下要点： （1）风机转速控制 风机的转速控制是风机控制的重点之一。目前常用的速度控制方法包括PID控 制和模型预测控制（MPC）。其中PID控制是一种经典的控制方法，可以实现对

风机转速的稳定控制；而MPC则可以解决控制器非线性的问题，提高速度响应的快速性和准确性。 （2）功率控制 制定科学的功率控制策略是提高风机性能的重要手段。目前已经实现了多种功率调节方法，例如脉宽调制、滑模控制、强化学习等。其中，滑模控制在功率调节方面表现出色，其控制效果稳定、响应时间短、精确度高等优点。强化学习则是最近兴起的一种学习框架，其应用广泛，尤其适用于在复杂环境中的无模型控制。 （3）风机保护机制 在风机控制策略中，保护机制是不可忽视的。保护机制可以保证风机的安全稳定运行，减小安全风险，提高系统可靠性。目前通用的保护机制包括过流保护、过压保护、过温保护等。过流保护是一种常用的保护手段，其采用保持电流恒定的方法，使得大功率运行时不会因电流过大而烧毁电路和绕组。过压保护和过温保护则可以在电源和电机转子受到过高电压和过高温度时及时断开电路保护风机。 三、风机控制策略的未来发展趋势 未来风机控制策略的发展趋势主要有以下几个方向： （1）智能化控制 随着AI技术的不断进步，智能化控制成为了风机控制策略的重要趋势。未来可以应用深度强化学习等AI技术，实现机器自主控制和智能决策，提高风机控制的精度和效率。 （2）多级控制 针对大型风机控制的需要，未来将会采用多级控制系统，将风机的控制任务分解为多个层次，实现分布式控制。这样不仅可以实现风机控制的高效性和可靠性，

风力发电机组的优化设计与控制

风力发电机组的优化设计与控制 随着气候变化和环保意识的提高，清洁能源的使用越来越受到重视。其中，风 力发电被认为是一种可持续、环保的清洁能源，风力发电机组是风力发电的关键组成部分。本文将探讨风力发电机组的优化设计和控制的相关问题。 一、风力发电机组的优化设计 风力发电机组是将风能转化为电能的装置，由风轮、转速调节系统、发电机、 电子控制系统等组成。对于风力发电机组的优化设计，主要包括以下几个方面： 1. 风轮叶片的设计 风轮叶片是风能转化成机械能的关键部分，因此，对于风能利用效率的提高和 风力发电机组的性能优化，风轮叶片的设计至关重要。当前，广泛使用的叶片类型有空气动力学叶片和结构叶片。空气动力学叶片采用空气动力学技术设计，形状为近似于翼型的曲面形，这种叶片具有光滑的表面、高效的气动特性和抗风性能。结构叶片则采用非空气动力学技术设计，形状为具有独特形状和曲率的曲线，这种叶片具有强度高、稳定性好等特点。在选择叶片类型时，需要综合考虑风能利用效率、生产成本、风力场条件等因素。 2. 转速调节系统的设计 转速调节系统用于控制风力发电机组的转速，一旦转速过高或过低，将会影响 到风能的转化和发电效果。因此，转速调节系统的合理设计是风力发电机组优化设计的重要组成部分。转速调节系统主要由控制器、电机以及附件组成。其中，控制器主要负责逆变器的控制和逆变器的开关，电机用于调节转速，附件则包括各种传感器和控制开关。在设计转速调节系统时，需要充分考虑各个组成部分之间的协调性和互动性，达到最佳的调节效果。 3. 发电机的选择和设计

发电机是风力发电机组的核心部件，其选择和设计直接影响到风能的转化和发 电效果。目前，常用的发电机类型有同步发电机和感应发电机。同步发电机具有高效率、高传动比、低成本等优点，但它的输出电流与电压是定值，因此需要安装逆变器进行控制；感应发电机则具有较大的输出电流和较低的输出电压，可以直接连接到电网上，但效率相对较低。在选择发电机时，需要充分考虑能源利用效率、运行稳定性、维护成本等因素。 二、风力发电机组的控制 风力发电机组的控制主要包括功率控制和转速控制两个方面。 1. 功率控制 功率控制是指通过控制风力发电机组输出的功率来实现对发电的控制。在强风 条件下，可以通过逆变器控制输出功率，以避免瞬间过载和过热的情况发生。此外，功率控制还可以通过控制叶片的角度来实现，从而达到对风力发电机组输出功率的精确控制。 2. 转速控制 转速控制是指通过控制风力发电机组的转速来实现对发电的控制。在强风条件下，需要通过转速控制来限制叶片转速，避免发电机组过载。同时，在风能较弱的情况下，转速控制还可以实现对风力发电机组的启动。 与传统发电方式相比，风力发电机组的控制更为复杂，需要综合考虑风力场条件、气象因素、转速调节以及功率控制等多个因素。因此，在优化风力发电机组设计的同时，还需要考虑如何更有效地控制和管理风力发电系统。 三、总结 风力发电机组的优化设计和控制是实现清洁能源的关键环节。在设计方面，需 要考虑叶片设计、转速调节系统设计、发电机的选择和设计等因素，并综合考虑风能利用效率、生产成本、风力场条件等要素。在控制方面，则需要通过功率控制和

风力发电场的负荷平衡与优化控制

风力发电场的负荷平衡与优化控制 随着环保意识的不断提高，新能源的开发和利用已经成为国家 发展的重要方向之一。风能作为一种广泛存在的清洁能源，被越 来越多地使用和开发，而风力发电场则是当前最为普遍的风能利 用方式。风力发电场的建设和运营需要解决的问题之一是负荷平 衡和优化控制，这是保证风力发电系统稳定运行和提高发电效率 的重要手段。 1. 风力发电场负荷平衡的基本概念 负荷平衡是指风力发电场在特定时间段内，发电机组输出的电 量恰好满足负荷需求，既不多也不少。对于风能发电场来说，由 于气象条件的不确定性，风压变化以及电网负荷的波动等因素， 其负荷平衡难度较大。负荷平衡受制于风场实际风速和风向的变化，因此需要进行相应的优化控制。 2. 负荷平衡与优化控制的分析 针对风力发电场的负荷平衡问题，优化控制是必不可少的手段。优化控制可以通过合理地控制风机叶片的角度、转速和发电机的 输出电压和频率等参数，从而使风电场更加稳定地运行，满足各 种负荷的需求。优化的控制策略可以根据风能资源变化和用户负 荷变化的情况，动态地进行调整，进而实现风力发电场的高效运 行和资源最优利用。

3. 风力发电场负荷平衡的技术手段 技术手段是实现风力发电场负荷平衡和优化控制的基础。目前，主要的技术手段包括： （1）气象预测技术：对于风力发电场来说，关键是能够根据 实时风场数据进行有效的输出功率预测，从而合理地安排风机的 负载和输出功率。 （2）风机控制技术：风机控制系统是风力发电场的关键设备 之一。通过控制叶片角度、转速等参数，提高风机的发电效率， 并确保风机在正常运行时的稳定性。 （3）电网调节技术：在电网负荷波动时，需要能够及时调整 风电场的输出功率，以满足电网负荷需求，同时确保风电场本身 的稳定性。 （4）储能技术：在风能稳定供应的情况下，如果电网负荷不 够高，则应该考虑采用储能技术，将充电的电能存储起来，等到 需要时再释放，以实现对风电场的资源最优利用。 4. 风力发电场优化控制的未来发展 随着技术的不断发展和风力发电场的规模不断扩大，逐渐将出 现更多复杂的问题，如电网逆变器系统控制、风机叶片振动控制、电动汽车充电系统等。因此，未来风力发电场优化控制将需要更

风力发电系统控制策略研究

风力发电系统控制策略研究 随着全球能源需求不断增长，石油等化石燃料资源的枯竭也逐渐显现。对于可 再生能源的需求越来越高，其中风力发电逐渐受到了人们的关注和青睐。然而，由于其天气条件的变化和风轮转动速度的不稳定，风力发电也存在一些问题，如何进行控制和优化风力发电已经成为目前亟需解决的问题。 风力发电可以提供清洁、可再生的电能，使其成为我们生活中的重要组成部分。随着技术的不断进步，风力发电的效率和性能也在不断提高。然而，风力发电系统控制策略问题是目前需要优先解决的。 风力发电系统包含风能转换系统、变压器和输电系统等组成，其控制策略主要 有以下几种： 1.最大功率点跟踪控制策略（MPPT） 最大功率点跟踪控制策略是指在风力发电机组输出功率最大的工作状态，即最 大功率点附近调整风力机转速和桨角，保持风轮叶片始终处于最佳状态，实现发电系统效率最大化。 MPPT控制策略的目标是稳定风机输出功率，提高风机的发电效率，减少功率 损耗。最大功率点跟踪控制策略已经被广泛应用到风力发电系统中,对于提高整个 系统的效率起到了积极的作用。 2.暂态功率控制策略（TPC） 暂态功率控制策略是指在风能转换系统出现变化时，如风速发生变化、传动机 构出现故障等情况，通过调整风机转矩或桨角，使得风机输出功率保持在稳定值附近，控制能够更好地适应不同的外部环境变化。 3.场励控制策略（FEC）

场励控制策略是指通过调节风机的发电机转速，间接改变风机输出功率的控制策略，对于控制系统的稳定性和抗干扰性有很好的保障作用，在风速较低的情况下能够提高风机输出功率。 除了上述的控制策略之外，还有其他一些控制策略，如基于模型预测控制的策略、建立时域模型等。这些策略都有其独特的优势和适用场景，在实际应用中需要根据具体的市场和技术需求进行选择和调整。 然而，风力发电系统也存在着一些问题，如怎样利用多个风力发电机组的协同发电，以及如何提高系统效率，让风力发电在成本和经济效益上更具竞争力。对于这些问题的解决，需要在控制策略的基础上进行进一步研究和优化。 总之，风力发电技术的取得是解决全球能源需求问题和减轻环境问题的重要途径。但是，要想实现风力发电技术的普及，需要不断研究和发展相关的控制策略，提高风力发电系统的效率和可靠性，使其在更广泛的应用环境中具有更高的商业竞争力和经济效益。

智能风力发电机组的控制策略研究

智能风力发电机组的控制策略研究 引言： 随着能源需求的不断增长和对环境保护的日益关注，可再生能源逐渐成 为解决能源稳定供应和减少二氧化碳排放的重要选择。在可再生能源中，风 能作为一种清洁、可再生且广泛分布的能源形式，受到了越来越多的关注。 智能风力发电机组作为风能利用的主要设备，其控制策略的研究对于提高发 电效率和系统的稳定性具有重要意义。 一、智能风力发电机组的控制策略概述 智能风力发电机组的控制策略是实现发电机组在不同风速和负荷条件下 的高效工作的关键因素。一般而言，智能风电机组的控制策略包括风轮传动 控制、风速控制和功率控制。 （一）风轮传动控制 风轮传动控制是智能风力发电机组的基本控制模式，其目的是通过控制 风轮传动部件（如桨叶角度调整、风轮转速调节等）来实现风能的高效转换。智能风力发电机组的风轮传动控制策略需要根据不同的风速和负荷情况来调 整风轮的转速和桨叶角度，以最大限度地利用可用的风能。 （二）风速控制 风速控制是智能风力发电机组的重要控制策略之一，其目的是通过控制 整个发电系统的风速以适应不同的风力条件。智能风力发电机组的风速控制 策略需要根据外部环境风速的变化来调整风机的风速，以保持发电机组的稳 定工作。

（三）功率控制 功率控制是智能风力发电机组的关键控制策略，其目的是实现发电机组 在不同负荷条件下的稳定输出功率。智能风力发电机组的功率控制策略需要 根据电网需求和负载情况来调整发电机组的功率输出，以确保系统的稳定性 和可靠性。 二、智能风力发电机组的控制策略研究现状 目前，智能风力发电机组的控制策略研究已经取得了一定的进展。研究 者们通过对发电机组工作原理和特性的深入理解，提出了许多有效的控制策略。 （一）模糊控制策略 模糊控制策略是一种基于模糊逻辑原理的控制方法，其主要原理是通过 定义一系列模糊规则来实现对风力发电机组的控制。模糊控制策略可以根据 风速和负荷情况来调整风轮传动、风速和功率输出，具有良好的适应性和鲁 棒性。 （二）最大功率点跟踪控制策略 最大功率点跟踪控制策略是一种基于最大功率点跟踪算法的控制方法， 其主要原理是通过调整风轮传动和风速来实现发电机组在最大功率点工作。 最大功率点跟踪控制策略可以有效提高发电机组的发电效率和系统的稳定性。（三）强化学习控制策略 强化学习控制策略是一种基于强化学习算法的控制方法，其主要原理是 通过与环境的交互学习来优化控制策略。强化学习控制策略可以根据外部环 境的变化来动态调整风轮传动和功率输出，具有良好的自适应性和学习能力。

风力发电机组控制策略的优化研究

风力发电机组控制策略的优化研究 随着科技的不断发展，可再生能源逐渐被广泛应用于电力行业。其中，风力发电作为在可再生能源领域中最为成熟的能源，不断地被人们所关注。然而，近年来随着风力发电的建设规模不断增大，风力发电站的管理和运维成为了一个复杂而重要的问题。如何通过控制策略优化风力发电机组的工作效率和性能，已成为风力发电站管理和优化的重点之一。 一、风力发电机组的控制策略种类 风力发电机组控制策略种类繁多，按照控制原理的不同分类，其控制策略可分为以下几类： （一）常规控制策略 常规控制策略是传统的风力发电机组控制方法，主要包括三种： 1. 常规PID控制策略：该方法常用于风量小且较为稳定的场景，其机组功率的输出与叶片转速成正比。 2. 最大功率跟踪控制策略：该控制策略可通过不断调整叶片转速，使得风力发电机组输出的功率与风速成正比。其实质是在保证系统安全的前提下，让风力发电机组能够输出最大功率。 3. 性能控制策略：该控制策略是PID控制策略与最大功率跟踪控制策略的结合体，旨在通过灵活调整控制参数，以期在不同工况下实现最佳性能。 （二）先进控制策略 随着自动控制与智能控制技术的发展，风力发电机组控制策略逐渐向着先进控制策略发展。其中主要包括以下几类：

1. 模糊控制策略：该控制策略以人工神经网络为基础，模糊处理风力发电机组控制信号，并逐步修正控制参数，实现系统的最佳性能。 2. 自适应控制策略：该控制策略以自适应神经网络为基础，通过不断学习与调整网络权值，实现风力发电机组输出功率最大化。 3. 预测控制策略：该控制策略通过对气象数据等变量的预测与分析，合理预测风速和功率的变化趋势，从而实现更为精确的风力发电机组控制。 二、风力发电机组控制策略的优化研究 随着风力发电技术的不断进步，越来越多的学者们开始关注风力发电机组的控制策略研究。其中，优化设计是风力发电站控制策略研究的主要内容之一。目前，涉及到风力发电机组控制策略优化的研究方向较为广泛，具体包括以下几个方面：（一）控制策略优化设计 控制策略优化设计方面除了常规控制策略外，另一个重要的研究方向是改进现有的先进控制策略。目前，已有学者提出了基于深度强化学习、人工神经网络等计算方法的优化控制策略，且取得了一定的优化效果。 （二）控制策略性能评价 控制策略性能评价是研究风力发电站最实用的功效评估方法之一。目前，涉及控制策略性能评价的研究方向主要包括建立性能评价指标，评价控制策略针对不同场景的适应性、精确性和灵活性。 （三）控制策略被动安全研究 控制策略被动安全研究，是指在确保风力发电机组输出有效功率的前提下，尽可能减小风力发电机组发生事故的概率。目前，涉及控制策略被动安全研究的方向有涡轮速度保护、多方式保护等。 三、结论

风力发电机组的控制与优化

风力发电机组的控制与优化 一、引言 近年来，随着环保意识的逐步增强以及各国政府对可再生能源的大力支持，风 能发电成为了越来越流行的一种发电方式。然而，在实际应用中，风力发电的效率往往受到很多因素的影响，如风速、风向、空气密度等等，因此如何控制和优化风力发电机组的运行方式，提高发电效率，成为了当前亟需研究的问题。 二、控制风力发电机组的关键技术 1. 风机转速控制 风能发电的关键在于利用风力驱动风机旋转，从而带动发电机发电。因此，控 制风机的旋转速度是整个风能发电过程中最关键的环节之一，也是影响发电效率的重要因素之一。通常情况下，为了提高发电效率，风机控制系统会把风机旋转速度控制在一个合理的范围内，避免过快或过慢导致发电效率下降。 2. 风向控制 风能发电的效率往往取决于风速和风向的变化，因此在进行风力发电的过程中，需要对风向进行精细控制，保持风机在适宜的方向上运转。一般来说，风机控制系统会通过各种传感器和检测设备，及时获取风向信息，并对风机的控制进行调整，以提高发电效率。 3. 功率输出控制 风力发电机组的功率输出控制是风能发电过程中的一个重要环节，对于提高发 电效率和减少损耗具有重要意义。通常情况下，风机控制系统会根据风速、转速和负载等因素，实时控制发电机的功率输出，从而实现优化运行。 三、优化风力发电机组的运行方式

1. 系统故障诊断和维护 在进行风力发电的过程中，由于受到各种因素的影响，风机控制系统可能会发 生各种故障，进而影响到发电效率。因此，对风机控制系统进行实时的故障诊断和维护，及时修复故障，对于提高发电效率至关重要。 2. 多变量智能控制 传统的风能发电控制方式往往采用单变量控制，即以单个参数作为控制变量， 如风速或转速。这种方式的缺点是无法精确地控制风力发电的各个环节，从而影响到整个发电效率。相比之下，多变量智能控制可以同时考虑多个因素，如风速、风向、转速、负载等，通过对多个因素进行综合分析和优化调整，实现整个系统的高效运行。 3. 大数据分析与应用 近年来，随着大数据技术的不断发展，越来越多的风能发电企业开始利用大数 据技术进行数据分析和应用，以实现风力发电的实时监控和优化调整。通过大数据分析，可以获取更加精准的风速和风向数据，为风机控制系统的优化调整提供更加准确的数据支持。 四、结论 风力发电是一种环保、可持续的能源形式，具有巨大的潜力和价值。为了实现 风力发电的高效利用，需要采用科学的控制策略和先进的优化技术，提高发电效率，降低发电成本。未来，随着科技的不断进步和技术的不断升级，相信风力发电将会成为更加可靠、高效、可持续的能源选择。

风力发电系统的控制与优化设计

风力发电系统的控制与优化设计 随着环保意识的逐渐加强和新能源的迅速发展，风力发电作为其中的重要一环，其在可再生能源中的地位也日渐稳固。然而，风力发电存在一些技术和经济上的问题需要解决，其中之一就是如何控制和优化风力发电系统的运行，以提高运行效率，减少损失和维护成本。本文将就风力发电系统的控制与优化设计进行探讨。 一、风力发电系统的控制 风力发电的基本原理是利用风力带动叶轮旋转，通过机械装置将转动的动能转 化为电能。因此，控制风力发电系统的运行状态和输出电能的质量是非常重要的。主要的控制策略包括以下几种： 1. 最大功率点跟踪控制 最大功率点跟踪控制是指通过控制风力机叶轮旋转的速度，使得叶轮的运行状 态始终在最大输出功率点附近，从而获得最大的输出功率。这样可以提高系统的效率和经济性。 2. 稳定控制 稳定控制是指通过控制风力机转速，使风轮的转速始终保持在合适的范围内， 以确保机组的安全稳定运行。此外，还需要对设备进行实时监测和故障诊断，保障系统的安全性。 3. 风机启动控制 风机启动控制是指在风速低于额定值时，需要对风机进行启动控制。比较常用 的方法是采用风机起动系统，在启动系统中设置起动器，通过引导风机叶片转动来启动风机。 二、风力发电系统的优化设计

除了控制风力发电系统的运行状态外，优化设计也是提高发电系统性能的重要 手段。主要的优化策略包括以下几种： 1. 叶轮设计优化 叶轮是风力发电系统中最核心的部分，其设计的合理与否直接影响到风力机的 转速和输出功率。因此，在叶轮设计中需要考虑叶轮的结构尺寸、叶片的数量、形状和角度等因素，以实现最佳的输出功率。 2. 发电机选择优化 发电机是将机械能转化为电能的关键部件之一。不同类型和规格的发电机具有 不同的性能和特点，需要针对实际应用情况进行选择。同时，还需要考虑发电机的输出功率和效率，以提高系统的运行效率。 3. 维护保养优化 维护保养是风力发电系统中非常重要的环节，对其进行优化可以有效地减少故 障率和维修成本。具体措施包括定期检测和维护设备，加强设备的润滑和清洁工作，及时更换老化设备，以延长设备的使用寿命和减少维护成本。 总之，风力发电系统的控制和优化设计是实现风能利用的关键环节。采取恰当 的措施和方法，可以有效提高系统的效率和经济性，实现可持续发展。

风力发电系统的优化调度方法研究

风力发电系统的优化调度方法研究 随着对可再生能源的需求不断增加，风力发电成为了其中一种重要的能 源来源。然而，由于风力发电的不稳定性和难以预测性，如何优化调度风力 发电系统成为了一个重要的研究课题。本文将探讨风力发电系统的优化调度 方法，并介绍一些常用的优化策略。 首先，我们需要了解风力发电系统的运行过程。风力发电系统主要由风 力发电机组、逆变器、变压器和电网等组成。通过捕捉风力并将其转化为电能，再经由逆变器和变压器升压输送到电网中，最终为人们提供电力。然而，由于风力的不确定性，风力发电系统的运行效率和能源利用率存在较大的提 升空间。 优化调度方法是指通过合理的任务分配、优化的运行策略和智能化的系 统管理，以提高风力发电系统的运行效率和能源利用率。其中，一个重要的 优化目标是尽量减少风力发电系统的不稳定性对电网的影响，以确保电力供 应的可靠性和稳定性。 在风力发电系统的优化调度中，可以利用数据分析和预测技术来提高风 力发电的可预测性。通过对历史风速数据的分析，可以建立风速模型并预测 未来风速的变化趋势。基于这些预测结果，系统可以根据未来的风速情况合 理调整风力发电的功率输出，以达到最佳的功率匹配和系统稳定性。 此外，利用智能化技术和优化算法，我们可以实现风力发电系统的动态 调度和能量补偿。通过实时监测风力发电机组的运行状态和电网负荷情况， 系统可以根据不同条件下的优化目标来实现动态调度。例如，在电网负荷较 低的时段，系统可以通过降低风力发电机组的输出功率，从而储存一部分电能；而在电网负荷较高的时段，系统可以提高风力发电机组的输出功率，以

满足电网需求。同时，利用能量储备装置和能量转移技术，可以实现风力发 电系统的能量补偿和网电平衡，确保电力供应的可靠性。 此外，多目标优化算法也可以应用于风力发电系统的优化调度。通过建 立适当的多目标函数和约束条件，系统可以在多个目标之间进行权衡和优化。例如，可以将系统功率输出、能量利用率和风力发电机组的运行稳定性作为 多个优化目标，通过算法的迭代计算，找到最佳的调度策略。 总结起来，风力发电系统的优化调度方法在提高电网的可靠性和稳定性 方面具有重要的意义。通过利用数据分析和预测技术、智能化系统管理和优 化算法，可以实现风力发电系统的动态调度和能量补偿，进一步提高风力发 电的效率与可靠性。未来，随着技术的不断创新和发展，相信风力发电系统 的优化调度方法将不断提高，为可再生能源的发展做出更大的贡献。

风电场阵风湍流引起的大风况下叶片过载分析及解决方案

风电场阵风湍流引起的大风况下叶片过 载分析及解决方案 [摘要]：“十三五”是我国新能源的大发展期，期间风电装机规模快速增长，已建成的部分陆上风电场受地形、风切变、风资源评估、建设期技术条件限制等因素影响，对风场极端湍流分析不足，导致风机叶片在极端风况下出现短时过载等恶劣运行工况，使得风机叶片的安全无法得到根本保证。本文就风电场特殊风况、叶片过载原因进行分析，提出扇区大风况湍流超标、叶片过载的解决方案。 [关键词]：风电场阵风湍流叶片过载方案 0.引言 风能是全球可再生能源开发利用的主力能源之一，“十三五”期间我国风电装备制造、装机规模、发电量均引领全球，据不完全统计在我国已建成的风电场中，相当一部分风电场受建设期测风资源评估深度不足、技术条件限制、场址地形、设计等因素影响，呈现出风电场选址不佳、极端湍流超标、风机叶片短时间过载等诸多隐患，给风电场的安全、稳定运行带来了较大的挑战，直接影响到机组的利用小时数和使用寿命。 1.概述 某风电场装机50MW，安装25台93/2000型双馈异步风力发电机组，风电场自投产以来频繁出现设计大风况天气条件下机组极端湍流超标、振动超标停机、频繁开停机等现象，造成叶片缺陷较多、叶片疲劳载荷增加等问题和安全隐患，不仅降低了机组对风能的利用率和发电效能，而且使机组寿命缩短，甚至可能使风机关键控制部件、叶片等大部件损坏，造成较大的经济损失。

2.风况特性分析 2.1机组湍流强度分析 根据IEC61400-1标准，通过分析风电场投产以来实际运行的风资源数据，发现风场在高风速下，实际的湍流强度普遍较高，与设计阶段设计湍流存在较大差异，且在16m/s以上的高风速区域，实际湍流强度比GL2010标准规定的湍流高的多，湍流曲线如图1所示。 图1：设计及机组实际湍流曲线 进一步将各机位点湍流强度按照10度扇区细分分析时发现，同一机位点各扇区间的湍流强度差异明显，差距较大，其中湍流最大的扇区为东南风向135度扇区至157.55度扇区，达到0.2高湍流强度等级，如图2所示。 图2：不同风速下的扇区实际湍流曲线 2.2风能风频分析 根据风电场实际风况分析，该风场在高风速区域，风频较高，16m/s以上风频占比达6.9%，与GL2010规定的标准风况，年平均风速7.55m/s风场，16m/s 以上风频占比3%左右的相关规定差异较大。