計及載荷優(yōu)化的風(fēng)機(jī)爬坡控制研究.pdf

1、隨著新能源發(fā)電技術(shù)的迅速發(fā)展，并網(wǎng)風(fēng)電的容量不斷增加。風(fēng)速具有波動性和不確定性，因此風(fēng)機(jī)出力也呈現(xiàn)出時變特性。當(dāng)風(fēng)速短時間內(nèi)發(fā)生劇烈變化時，風(fēng)電功率也隨之產(chǎn)生較大波動，有可能造成風(fēng)電爬坡事件。如果系統(tǒng)備用容量不足或爬坡事件發(fā)生前未對風(fēng)電施加相關(guān)控制，爬坡事件發(fā)生時風(fēng)電功率的大范圍變化會對電力系統(tǒng)造成強(qiáng)烈沖擊，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時，由于外部風(fēng)速的變化，風(fēng)機(jī)所處的載荷環(huán)境也更加復(fù)雜，如果風(fēng)機(jī)受到的載荷過大，有可能導(dǎo)致葉片損壞、塔

2、架振動，縮短風(fēng)機(jī)的使用壽命。為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高風(fēng)電機(jī)組的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，研究風(fēng)機(jī)爬坡控制策略和載荷優(yōu)化方案，具有重要的實(shí)際意義。
　　本文在動量-葉素理論的基礎(chǔ)上，介紹了風(fēng)機(jī)載荷計算中重要參數(shù)軸向誘導(dǎo)因子和周向誘導(dǎo)因子的迭代求解過程，并給出了風(fēng)機(jī)氣動載荷、重力載荷和離心力載荷的表達(dá)式。通過MATLAB軟件建立了風(fēng)機(jī)氣動載荷模型，對風(fēng)機(jī)葉片的氣動性能和氣動載荷進(jìn)行了仿真研究。分析葉片氣動載荷的相關(guān)表達(dá)式后，得到了氣

3、動載荷的影響因素為風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)角速度、風(fēng)輪前來流速度和槳距角，通過仿真研究分析了各因素的影響特性。
　　針對低風(fēng)速下風(fēng)機(jī)爬坡事件，本文提出了降功率控制的風(fēng)機(jī)爬坡控制策略，通過PSO算法求解優(yōu)化模型并驗(yàn)證了所提控制策略的有效性。針對功率傳統(tǒng)控制方式存在的弊端，采用風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和槳距角協(xié)同控制策略，優(yōu)化了風(fēng)機(jī)載荷。為避免高風(fēng)速下風(fēng)機(jī)爬坡事件給系統(tǒng)帶來的負(fù)面影響，在盡可能保持風(fēng)機(jī)出力的前提下，應(yīng)盡量減小爬坡率。以上述控制思路為基礎(chǔ)，建立、簡化并

4、求解了優(yōu)化模型。通過比較優(yōu)化模型中不同權(quán)重系數(shù)的優(yōu)化結(jié)果，從理論和仿真結(jié)果兩個層面分析了權(quán)重系數(shù)的影響效果。
　　風(fēng)電容量可信度的評估結(jié)果可以為風(fēng)電爬坡預(yù)警決策和爬坡控制提供參考和依據(jù)。以蒙特卡洛模擬為基礎(chǔ)，給出了電力系統(tǒng)可靠性評估方法。在系統(tǒng)可靠性水平保持不變的前提下，提出了風(fēng)電容量可信度評估方法及指標(biāo)，主要包括有效負(fù)荷承載力、等效固定容量和等效常規(guī)容量。通過MATLAB仿真對比了各方法和指標(biāo)間的差異，并從理論上進(jìn)行了分析。