風(fēng)電機組載荷建模及仿真優(yōu)化研究.pdf

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

2、機組載荷的主導(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)，并通過風(fēng)場實測來驗證分析方法的正確性，對提高我國風(fēng)電機組的系統(tǒng)設(shè)計水平具有重要意義。
　　本文結(jié)合國家科技支撐計劃項目（2009BAA22B02）和科技部國際合作項目（2010DFB60700）的主要研究內(nèi)容，將風(fēng)電機組系統(tǒng)建模和仿真分析及優(yōu)化作為研究課題。研究風(fēng)電機組的系統(tǒng)建模和仿真分析優(yōu)化技術(shù)，結(jié)合風(fēng)場實測數(shù)據(jù)進行仿真驗證，并形成相應(yīng)的載荷仿

3、真及優(yōu)化方法。主要研究內(nèi)容包括以下幾方面：
　?、傺芯匡L(fēng)電機組空氣動力學(xué)理論、結(jié)構(gòu)動力學(xué)理論及控制理論，基于這些理論，利用數(shù)值計算及仿真建模等技術(shù)手段，建立風(fēng)電機組的氣—彈—控耦合聯(lián)合仿真模型，進行風(fēng)電機組系統(tǒng)動力學(xué)仿真分析，通過分析結(jié)果和GH BLADED的對比，驗證模型的正確性。
　?、诟鶕?jù)風(fēng)電機組全壽命期內(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)電機組載荷仿真分析的工況?；谒⒌穆?lián)合仿真模型，進

4、行典型工況的時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)電機組性能，特別是變槳距風(fēng)電機組的失速性能、動態(tài)功率曲線等，為合理評價機組性能提供參考依據(jù)。
　?、圻M行風(fēng)電機組載荷優(yōu)化方法研究，根據(jù)優(yōu)化對象的特點，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，對優(yōu)化結(jié)果進行對比，并通過風(fēng)場實測進行效果驗證；提出疲勞載荷的權(quán)重分析法，通過該方法篩選出對當(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，進行風(fēng)電機組疲勞載荷優(yōu)化。
　?、苓M行風(fēng)電機組整機載荷測試的仿真驗證技術(shù)研究，通過對某2MW風(fēng)電機組的風(fēng)場測試數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)合機組實際情況及仿真建模方法，提出測試數(shù)據(jù)分析和校正方法、測試風(fēng)的仿真建模方法及測試結(jié)果的仿真驗證方法。使用聯(lián)合仿真模型進行測試工況的仿真驗證，給出仿真結(jié)果與測試結(jié)果的偏差，并對偏差進行詳細分析和評定，來驗證整機載荷計算及測試仿真方法的正確性，從而形成適用