大型风电场群风电场布局间距的模型
风电场模型并网控制系统实验指导书V1-精品
风电场模型并网控制系统实验指导书V1-精品 2020-12-12 【关键字】情况、方法、环节、条件、文件、质量、模式、监控、运行、系统、机制、有效、平衡、合理、快速、配合、保持、建立、掌握、了解、规律、位置、关键、安全、稳定、网络、基础、需要、环境、能力、方式、作用、标准、结构、主体、总体布局、速度、关系、设置、分析、调节、形成、保护、满足、严格、管理、确保、服务、指导、带动、方向、巩固、扩大、实现、提高、中心、核心、重要性 风电场模型并网控制系统 实验指导书 主编 XX 上海浪腾工业自动化有限公司
2014年5月
实验一了解风电场模型并网控制系统试验平台 一、实验目的 对风电场模型并网控制系统进行剖析，通过对照使用说明书与实物，了解本试验平台的主体结构及各细节，巩固、扩大课堂所学知识，并从中体会学习风电场模型并网控制系统试验平台的实验方法。要求： 1、了解试验平台的用途，总体布局，以及试验平台的主要性能和技术指标； 2、对照试验平台使用说明书，分析仿真器、控制器和SCADA工作原理； 3、了解和分析试验平台主要部件的工作原理。 二、实验原理及方法 本实验利用并网控制系统试验平台中的仿真器、控制器和SCADA讲解真实环境下风电场并网的工作原理。主要方法是打开仿真器、控制器和SCADA，参照使用说明书，并配以实物进行观察，通过联合操作仿真器、控制器和SCADA，观察试验平台的各个动作。 三、风电场模型并网控制系统用途及布局 1、风电场模型并网控制系统用途 风场模型并网控制系统试验平台，构建了一个采用风速、温度及海拔等参数为依据的虚拟风况环境模型，以单台风力发电机组在风场特定微观位置为目标而建立的一个风电场群，用于测试风力发电机组工况运行状态。学生可通过本试验台了解风场侧风力发电机主控以及中控侧SCADA的工作原理，并可在试验台进行相关地风力发电机工况的模拟实验，本试验台同时可供电气专业学生了解学习基于工业现场的电气控制、数据采集及网络通讯等知识。 2、风电场模型并网控制系统的主要技术指标 仿真器输入额定电压 AC220V 仿真器PLC额定电压 DC24V 仿真器PC额定电压 AC220V 控制器输入额定电压 AC220V 控制器PLC额定电压 DC24V 控制器PC额定电压 AC220V SCADA网络通讯板额定电压 AC220V SCADA串口服务器额定电压 AC220V SCADA串多模转换器额定电压 DC24V SCADA数据交换机额定电压 DC24V SCADA客户机额定电压 AC220V SCADA服务器额定电压 AC220V 3、风电场模型并网控制系统的主体结构 图1是风电场模型并网控制系统试验台原理结构图，图2是风电场模型并网控制系统试验台现场布置图。风电场模型并网控制系统主要由仿真控制系统、主控制系统和SCADA系统组成。仿真控制系统包含风模型系统软件、力模型系统软件、温度和湿度及海拔系统模型
PSCAD风机和风电场建模教程
实用文档 PSCAD 电力系统仿真 ——从风机到风电场建模
目录 A部分：引言............................................................. - 2 - 1.介绍............................................................... - 2 - 2.PSCAD部件......................................................... - 2 - 3.仿真建模结构....................................................... - 3 - 4.仿真执行........................................................... - 3 - B部分：建模............................................................. - 5 - 5.从风到同步发电机................................................... - 5 - 5.1风源......................................................... - 6 - 5.2风力发电机组件............................................... - 7 - 5.3风力发电机的调速器组件...................................... - 10 - 5.4同步发电机.................................................. - 14 - 5.5涡轮发电机连接：在额定负载下的模拟.......................... - 17 - 6.AC/DC/AC：电源和频率转换.......................................... - 19 - 6.1二极管整流器................................................ - 20 - 6.2过电压保护.................................................. - 21 - 6.3 DC母线..................................................... - 22 - 6.4 6-脉冲晶闸管逆变器.......................................... - 26 - 6.5与电网的连接................................................ - 31 - 7.配电网............................................................ - 33 - 7.1定义网络.................................................... - 33 - 7.2潮流仿真.................................................... - 36 - C部分：仿真............................................................ - 38 - 8. 恒风速研究....................................................... - 38 - 8.1架构完整模型................................................ - 38 - 8.2恒风研究.................................................... - 39 - 9.故障分析.......................................................... - 40 - 9.1默认在节点3 ................................................. - 40 - 9.2默认在节点2 ................................................. - 43 - 9.3结论........................................................ - 45 - 10.变风速研究....................................................... - 46 - 10.1动态变桨控制............................................... - 46 - 10.2被动变桨控制仿真........................................... - 49 - 10.3比较被动和动态的桨距控制................................... - 50 - 11.风电场........................................................... - 52 - 11.1从一个单一风力发电机到风电场............................... - 52 - 11.2 PWM调节驱动器............................................. - 55 - D部分：附录............................................................ - 66 - 12. 参考文献........................................................ - 66 -
风电场风机优化布置数学模型研究
风电场风机优化布置数学模型研究 王丰, 刘德有，谭志忠 （河海大学水利水电工程学院） 摘 要：推导建立了一种新的风电场简化风机尾流模型，给出了任意角度来风情况下的风电场风机尾流影响 区域以及尾流叠加的计算公式，建立了计入多因素的风电场成本-效益模型和增量装机效益评价模型。最后，利用算例资料，进行了给定区域风电场的风机优化布置以及不同布置方案的经济性分析和对比评价，确定了 风机最优布置数量和布置形式。结果表明：采用本文的风机优化布置数学模型能够有效地进行大型风电场的 风机布置优化计算分析。 关键词：风电场；风机优化布置；尾流模型；成本-效益模型；效益评价模型 1 概述 由于具有良好风能资源的区域土地资源是不可再生的有限的宝贵资源，但风能的能流密度很低，大型风电场的占地面积相对很大，因此，如何充分、高效地开发利用风能资源及经济、合理地减小风电场的占地面积将成为今后值得关注的重要研究课题[1-3]。此外，对于海上风电场，国外工程经验表明，其输电线路成本约占工程总投资的20％[4,5]。因此，无论是陆上或海上的大型风电场，在满足风机设计出力的前提下，应对其风机布置进行反复的优化和经济评价分析。 对于总占地面积给定的风电场，如不考虑各风机尾流的相互影响，则其风机数量布置越多，单位容量的平均投资成本越低，经济性越好。但实际上，当风经过风机后，由于风轮吸收了部分风能，且转动的风轮会导致湍动能增大，因此风机后风速会有一定程度的突变减小，这就是所谓的风机尾流效应。尔后，在周围气流的作用下，风速会逐渐恢复，但在到达下游风机时，风速的恢复值与两风机间的距离有关。如风电场内风机布置过密，以致风经过上游风机后的风速来不及恢复而导致下游风机的工作风速过低，则将造成下游风机出力大大减小甚至为零，此时，风电场的单位电量效益较小、单位出力投资成本较大，经济性较差。反之，如风电场内风机布置过疏，风机总装机容量过小，则其单位容量的投资成本和运行维护费用均较高，经济性也较差。因此，根据风电场场址处的风能资源情况，在选定风机单机容量后，合理确定风机布置数量和布置形式是提高大型风电场经济性的重要设计环节。 关于风电场的风机优化布置，目前国内大多依赖国外商业软件进行工程设计，而其基本理论的学术研究还很少，主要集中在经验估算上，如文献[6]给出了风机布置的经验间距，指出：在盛行风向上风机间应相隔5～9倍风轮直径，在垂直于盛行风向上风机间应相隔3～5倍风轮直径。显然，该方法比较粗略，难以得到优化布置方案。国外一些学者采用数值模拟方法对该问题进行了研究，如文献[7,8]用遗传算法对风电场风机布置进行了优化，但其采用的风机尾流模型存在一定缺陷，给出的风电场风机成本-效益模型过于简单，且未给出风机尾流影响区域的计算方法以及增量装机效益评价模型等。 本文针对大型风电场的特点，推导建立其新的风机尾流模型、成本-效益模型和增量装机效益评价模型等，编制相应的优化计算程序，并结合算例进行给定区域风电场的风机优化布置以及不同布置方案的经济性分析和对比评价，确定风机最优布置数量和布置形式。 2 数学模型的建立 风电场风机优化布置的数学模型主要包括以下三个模型：（1）风机尾流模型；（2）风机成本-效益模型；（3）风电场增量装机效益评价模型。风机尾流效应的模拟是整个风电场发电量效益预测的基础，因此，风机尾流模型的合理性将直接影响到风电场效益的估算以及风机优化布置的正确性。风电场风机成本-效益模型用于对某一选定的风机布置方案进行其与风机相关的投资成本核算，并结合尾流模型对评估周期内的发电量效益进行估算，该模型的合理性会直接影响到风机布置方案的经济性评价结论。风电场增量装机效益评价模型用于对选定的不同风机布置方案的对比评价分析，并最终确定给定区域风电场的风机最优布置方案。 2.1 风机尾流模型 目前，在进行风电场风机优化布置模拟计算时，均忽略了风轮的湍流影响，而采用简化风机尾流线性扩张模型[7-9]，即尾流影响边界随距离线性增大模型。此外，目前多数风机尾流模型未考虑风经过风机后的尾流影响区域直径的突然扩大，而一些考虑了该因素的尾流风速预测解析计算公式，则不能满足上游风机后风速与尾流影响区域边界的连续性。为此，本文推导了一种新的简化风机尾流模型。 如图1所示，采用控制体积法进行风轮流场分析。u0、u分别为风轮前、后距离风轮x处的风速；
风电场风机安装风机设备安装施工方案
****风电场一期（***工程）B标段风机设备安装 施工方案 广东火电工程总公司**项目部 年8月26日
****风电场一期（***工程）B标段风机设备安装 施工方案 编制： 审核： 审批： 广东火电工程总公司**项目部 年8月26日
目录 一、编制说明及工程概 况 (1) 二、主要实物工作 量 (1) 三、吊装钢丝绳的选 择 (2) 四、安装场地布置要求及施工方 法 (4) 场地准备 (4) 机索具准备 (4) 基础环清理 (4) 作业流程、风机设备安装方法及吊装工艺参数表 (5) 4.4.1作业流程 (5) 4.4.2风机安装方法 (7) 4.4.2.1塔筒下段的安装 (7) 4.4.2.2塔筒中段的安装 (10) 4.4.2.3塔筒上段的安装 (13) 4.4.2.4机舱安装 (16) 4.4.2.5叶轮安装 (19)
五、吊装组织体 系 (21) 六、机索具 表 (22) 七、安全技术措 施 (26) 八、风机吊装竖面示意 图.............................................................. . (27) 九、附 录 (2) 7 TC1800S 450t吊车性能表 (27) TG1000E 100t吊车性能表 (27)
一、编制说明及工程概况 ****风电场一期（***工程）B标段共有35台1500KW风力发电机组需安装。其中单件最高吊装标高设备为机舱，重量56吨，就位顶标高约72米，需选用大型吊车吊装。 本方案中对风机设备吊装选用的主吊吊车为Demag TC1800S型450t汽车式起重机，溜尾吊车选用Tadano TG1000E型100t汽车式起重机。 为了规范风力发电机组的吊、安装施工，保证施工安全，特编制本方案。其中涉及的工程内容为： 35个风机设备在各个机位的吊、安装 部分无法在现场存放的风机设备的现场倒运（具体需倒运部分设备可参见风机 设备卸车方案） Demag TC1800S汽车吊的转场移位 Tadano TG1000E汽车吊的转场移位 编制依据 《电力建设施工及验收规范（建筑工程篇（SDJ69—87））。 《风力发电场项目建设工程验收规程（DL/T5191-2004）》。 《工程建设安装工程起重施工规范》HG20201-2000 《起重工操作规程》SYB4112-80 华锐风电科技有限公司风机安装手册 《风力发电机组齿轮箱（GB/T 19073-2003）》。 《风力发电机组塔架（GB/T 19072-2003）》。 《风力发电机组异步发电机（GB/T ~2-2003）》。 《起重机械安全规程》GB6067-85 《电力建设安全工作规程》 《电力建设安全管理规程》 起重机械施工管理程序S508（A0） 现场平面布置图 Demag TC1800S起重机吊装性能表 Tadano TG1000E起重机吊装性能表 二、主要实物工作量
风电场动态等值建模研究
风电场动态等值建模研究 摘要：针对风电场内各机组间尾流的相互影响，提出了一种新的风电场等值建模方法。该方法是通过K-means聚类分析法对某风电场的实测数据进行合理处理，取相同时刻的同类机组风速的均值作为该类机组在此时刻的风速模型，同类机组功率的均值作为该类机组在此时刻的功率模型，将风电场内33台UP77-1.5MW风电机组聚成四类。最后，数值分析及仿真计算表明了该方法的有效性和精确性。 关键词：风电场；动态建模；聚类分析法；电力系统 0 引言 随着风电场装机容量的不断增加，大规模风电场的接入会对电力系统的安全稳定运行产生一定的影响[1-4]。为此，研究含风电场的电力系统稳定性一直是广大学者关注的焦点。然而大型风电场内往往有数十甚至上百台风电机组，若对每一台风电机组进行详细建模，会极大地增加电力系统模型的复杂度，导致仿真时间过长，不仅难以满足电力系统运行计算的要求且没有必要。对于大型互联电力系统，有必要研究大型风电场的动态等值方法，以减少含风电场电力系统分析规模和仿真时间[5-6]。 如果在大型互联电力系统动态仿真中，对大型风电场采用详细的模型（即对每一台风力发电机组单独建模），就会把多台小额定容量的发电机、升压变压器、无功补偿电容器以及大量的引出线都加入到电力系统模型中，这将极大地增加电力系统的分析规模和仿真时间，同时还会带来许多严重的问题，例如模型的有效性、数据的修正等[7]。 为此，风电场动态等值建模也是近些年学者研究的热点。针对风电场内各机组间尾流的相互影响，本文提出一种K-means聚类分析法，将风电场的机组聚类，然后对聚类后的机组进行等值建模。 1 K-means聚类算法 K-means算法是一种非常典型的基于距离的聚类算法，整个聚类过程采用距离作为相似性的评价标准，也就是认为两个对象之间的距离越近，它们之间的相似度就越大。这种算法认为簇就是由距离比较接近的对象所组成的，所以把得到独立且紧凑的簇作为最终聚类目标[8-9]。 k个初始类聚类中心点的选择对聚类结果具有很大的影响，因为在该算法的第一步中是随机的选取k个对象作为最初的聚类中心，初始地代表一个簇。这种算法在每次迭代过程中对数据集内剩余的每个对象，根据其与各个簇中心的距离把每个对象重新赋给最近的簇。当考察完所有的样本数据对象后，一次迭代运算结束，新的聚类中心就被计算出来。如果在一次迭代的前后，聚类中心的值没有发生变化，则说明算法已经收敛。
风电场模型及其对电力系统的影响
第31卷增刊2 电 网 技 术V ol. 31 Supplement 2 2007年12月Power System Technology Dec. 2007 文章编号：1000-3673（2007）S2-0330-05中图分类号：TM938文献标识码：A学科代码：470·4017 风电场模型及其对电力系统的影响 娄素华1，李志恒1，高苏杰2，吴耀武1 （1．华中科技大学电气与电子工程学院，湖北省武汉市 430074； 2．国网新源控股有限公司，北京市东城区 100005） Wind Farms Models and Its Impacts on Wind Farms Integration into Power System LOU Su-hua1，LI Zhi-heng1，GAO Su-jie2，WU Yao-wu1 （1．School of Electrical and Electronic Engineering，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，Hubei Province，China；2．State Grid Xin Yuan Company Limited，Dongcheng District，Beijing 100005，China） 摘要：介绍了风力发电系统建模的一般思路及常用的风电场模型，然后对风电并网几个重要课题的分析方法进行了研究，比较了适用于不同研究目的的风电场模型的优劣及相应的分析方法，指出了风电场建模方法存在的主要文体，总结了风电接入对系统影响的几个主要方面。 关键词：风力发电；风电场模型；潮流；电能质量；稳定性0引言 作为一种可再生能源，风电由于其分布较广的特点及其相对成熟的开发技术而在全世界得到了长足的发展。风电的优势在于其环境友好性，但它的缺点也是很明显的：风力的随机性和间歇性不能保证输出平稳的电力，这对电力系统的稳定性以及发电和运行计划的制定带来很多困难；风电场一般远离负荷中心，承受冲击的能力很弱，随着风电装机规模的扩大，风电的不可控性将给电力系统带来新的挑战。因此，合理地对风电场建模、分析风电的容量可信度[1-2]、研究风电与其它电源的配合问题对于保证含风电系统的安全经济运行十分重要。 本文对风电并网的不同研究领域所采用的风电模型及其分析方法作了系统地对比和分析，指出了上述模型和分析方法的优点和局限性；总结了风电接入对系统影响的几个主要方面，这将会有助于分析系统中其它电源与风电的配合问题。 1风电场模型 1.1 风力发电机组动态建模的基本理论 1.1.1 风的统计理论与风速建模 风是风力发电的源动力，与发电部分具有独立性。风的自然特性包括风向和风速，具有间歇性、随机性和难以预测性。风向与风速的建模是风力发电机组建模的重要组成部分。在风力发电系统的研究中，人们更多地关注风速的特性，而弱化风向的影响。在描述风速的分布函数中，最常见的是Weibull分布[3-4]，其分布函数为 w ()1exp(/)k F V V C =??(1) 式中：C为尺度参数；k为形状参数；V为风速。 文献[3]以Weibull分布为基础，使用时间序列自动回归和移动平均技术模拟风速。文献[4]借助于马尔科夫链和Weibull分布对风速、风向进行随机性分析建模，并在模型中考虑了风速和风向的相关性。Weibull分布侧重于对风能资源的统计描述，它表示的是风速在10min或更长时间内的平均值。在与风速相关的动态建模中，经常使用4分量模型，该模型将风分为基本风、阵风、渐变风和随机风4个部分[5]，PSCAD仿真软件使用的就是这种模型。目前，这种模型的局限性在于没有给出确定阵风分量参数的方法，仅适用于简单的模拟计算。现在的风力发电系统研究中，更多采用的是平均风速与湍流分量相叠加的风速模型。在这种模型中，风速均值在数分钟至数十分钟的时间尺度内保持不变，风速的变化由湍流分量给出，而湍流分量作为一个平稳的随机过程来处理。 1.1.2风力发电机组模型 一个典型的风力发电系统主要包括风力机、传动机构、发电机和相应的控制系统4个模块。风力机结构复杂，在模型中人们关注的主要问题是风速与机械出力的关系，一种常见的处理方法是由风力机铭牌数据得到风力驱动产生的动力转矩[6]，或通
风力发电系统建模与仿真
风力发电系统建模与仿真 摘要：风力发电作为一种清洁的可再生能源利用方式，近年来在世界范围内获得了飞速的发展。本文基于风力机发电建立模型，主要完成了以下工作：（1）基于风资源特点，建立了以风频、风速模型为基础的风力发电理论基础； （2）运用叶素理论，建立了变桨距风力机机理模型； （3）分析了变速恒频风力发电机的运行区域与变桨距控制的原理与方法，并给出了机组的仿真模型，为风力发电软件仿真奠定了基础； （4）搭建了一套基于PSCAD/EMTDC仿真软件的风力发电系统控制模型以及完整的风力发电样例系统模型，并且已初步实现风力机特性模拟功能。 关键词：风力发电；风频；风速；风力机；变桨距；建模与仿真 1 风资源及风力发电的基本原理 1.1 风资源概述 （1）风能的基本情况[1] 风的形成乃是空气流动的结果。风向和风速是两个描述风的重要参数。风向是指风吹来的方向，如果风是从东方吹来就称为东风。风速是表示风移动的速度即单位时间内空气流动所经过的距离。 风速是指某一高度连续10min所测得各瞬时风速的平均值。一般以草地上空10m高处的10min内风速的平均值为参考。风玫瑰图是一个给定地点一段时间内的风向分布图。通过它可以得知当地的主导风向。 风能的特点主要有：能量密度低、不稳定性、分布不均匀、可再生、须在有风地带、无污染、分布广泛、可分散利用、另外不须能源运输、可和其它能源相互转换等。 （2）风能资源的估算 风能的大小实际就是气流流过的动能，因此可以推导出气流在单位时间内垂直流过单位截面积的风能，即风能密度，表示如下： 3 ω= (1-1) 5.0vρ 式中, ω——风能密度(2 W)，是描述一个地方风能潜力的最方便最有价值的量； /m ρ——空气密度(3 kg)； /m
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PSCAD 电力系统仿真 ——从风机到风电场建模
目录 A部分：引言............................................................. - 2 - 1.介绍............................................................... - 2 - 2.PSCAD部件......................................................... - 2 - 3.仿真建模结构....................................................... - 3 - 4.仿真执行........................................................... - 3 - B部分：建模............................................................. - 4 - 5.从风到同步发电机................................................... - 4 - 5.1风源......................................................... - 5 - 5.2风力发电机组件............................................... - 6 - 5.3风力发电机的调速器组件....................................... - 9 - 5.4同步发电机.................................................. - 12 - 5.5涡轮发电机连接：在额定负载下的模拟.......................... - 15 - 6.AC/DC/AC：电源和频率转换.......................................... - 17 - 6.1二极管整流器................................................ - 17 - 6.2过电压保护.................................................. - 19 - 6.3 DC母线..................................................... - 20 - 6.4 6-脉冲晶闸管逆变器.......................................... - 23 - 6.5与电网的连接................................................ - 29 - 7.配电网............................................................ - 31 - 7.1定义网络.................................................... - 31 - 7.2潮流仿真.................................................... - 34 - C部分：仿真............................................................ - 36 - 8. 恒风速研究....................................................... - 36 - 8.1架构完整模型................................................ - 36 - 8.2恒风研究.................................................... - 37 - 9.故障分析.......................................................... - 38 - 9.1默认在节点3 ................................................. - 38 - 9.2默认在节点2 ................................................. - 41 - 9.3结论........................................................ - 43 - 10.变风速研究....................................................... - 44 - 10.1动态变桨控制............................................... - 44 - 10.2被动变桨控制仿真........................................... - 47 - 10.3比较被动和动态的桨距控制................................... - 48 - 11.风电场........................................................... - 50 - 11.1从一个单一风力发电机到风电场............................... - 50 - 11.2 PWM调节驱动器............................................. - 53 - D部分：附录............................................................ - 64 - 12. 参考文献........................................................ - 64 -
风电场的选址及布局优化仿真
第38卷第6期2010年6 月 Vo.l38No.6 Jun.2010风电场的选址及布局优化仿真 乔歆慧1,张延迟2,3,解大1 (1.上海交通大学电气工程系,上海200240;2.华东理工大学自动化系,上海200237; 3.上海电机学院电气工程系,上海200240) 摘要:风电场建设选址及风机选型与布局是风电场设计的核心内容。基于以上两方面介绍了风能特性、风电场设计的基本思想及设计准则。通过W i ndFarme r仿真软件完成了风电场优化设计实例。 关键词:风电场;风电场选址;风电场规划 作者简介:乔歆慧(19852),女,硕士研究生,从事并网型风电研究和电力系统仿真。 中图分类号:T M614;TK80文献标志码:A文章编号:100129529(2010)0620934203 L oca tion Se lection ofW i n d Farm and O p ti m iza tion Si m ula tion of Its Layou t QIA O X i n2hu i1,Z HA NG Y an2chi2,3,XIE Da1 (1.Dept.of E lectr i ca l Engi neering,Shang ha i Jiaoto ngUn i v.,Shangha i200240,Ch i na; 2.Dept.of Auto m a ti on,East Ch i na Un i versity of Sc ience and Technol ogy,Shangha i200237,Ch i na; 3.Dept.of E lectr ica l Engi neer i ng,Shangha i D i anjiUn i v.,Shangha i200240,Chi na) Ab stra ct:The core contents of the desi gn of t he w i nd far m are the l oca ti on selectio n for t he co nstructio n and the ty pe se lecti on and layo ut for the fan.The characteristi cs of t he wi nd energy and the basic thought and des i gn criter i on for the desig n of the w i nd far m were presented based o n the t wo aspects above.The practi ca l examp l e of t he o pti m izatio n design for the w i nd far m was co m pleted usi ngW i nd F ar m er si m ulatio n soft ware. K ey w or ds:w i nd far m;locati on se lecti on of t he wind farm;progra mm ing of the w i nd far m 风电场的建设规划是风力发电工程的首要任务,主要包括两方面。一是风电场的选址,通过风能资源评估选择适合建设风电场的地点;二是风力发电机的选型及布局,满足最大限度地利用风能资源及最低的环境影响。基于以上两点进行风电场最优规划,是确保最大限度地利用风能及产生最大经济效益的先决条件。 1风电场选址的考虑因素 (1)风力资源 风能的利用形式主要是将大气运动时所具有的动能转化为其他的能源形式。高纬度与低纬度之间的温度差异可形成南北之间的气压梯度,使空气作水平运动而形成风。地球自转所产生的偏向力也是产生风能的主要原因。除以上两方面外,风能在很大程度上受海洋、地形的影响,时空分布较为复杂。 风能的大小与气流密度通过的面积及气流速度的立方成正比,其中空气密度(Q)、气体速度(v)随地理位置、海拔、地形等因素变化。 普遍采用的风速模型是4种风速的叠加,即V=V WB+V WG+V WR+V WN(1)式中V WB )))基本风;V WG )))阵风;V WR )))渐变风; V W N )))随机噪声风。 (2)地形对风速的影响 当冷空气在斜坡地形上因重力而加速下滑所形成的风叫做流曳风,或称重力流及下坡风。在冷空气能够翻越某一段山地的情况下,才会出现背风坡的流曳风。山脚处流曳风的风速与山顶及山脚处的温差有关。一般,温差越大,风速越快。 当气流经过山谷时,由于横截面减少,造成气流速度加大,形成狭管效应。 地形斜坡由于热力的作用很容易构成斜压性,是产生低空急流的主要原因。在斜压大气中,水平温度梯度会引起地转风随高度的变化。 (3)观测点选取 风电场风能观测点的位置选取与风能的准确度量及风电机组控制密切相关。一般来说,海域观测点风能的不稳定性较小,高山测点有一定的不稳定性,而城郊测点风能的不稳定性较大。自
关于风电场风机排布距离和列阵方式及海上风电场的模型
关于风电场风机排布距离和列阵方式 及海上风电场的模型 摘要：随着能源需求增长与化石燃料资源日趋枯竭的矛盾日益突出，洁净的可再生能源越来越受到人们的欢迎和重视，风力发电是新能源中最具有经济发展前景的一种发电形式。目前，在进行风电场风机优化布置模拟计算时，均忽略了风轮的湍流影响，而采用简化风机尾流线性扩模型，即尾流影响边界随距离线性增大模型。此外，多数风机尾流模型未考虑风经过风机后的尾流影响区域直径的突然扩大，而一些考虑了该因素的尾流风速预测解析计算公式，则不能满足上游风机后风速与尾流影响区域边界的连续性。为此，本文推导了一种新的简化风机尾流模型。研究风电机组尾流效应对风电场输出功率的影响，建立比较全面的风电场输出功率和风速的关系模型，为研究风电场运行优化排布和规划方面的有关问题奠定了基础。 针对问题1，本文考虑尾流效应对风电场组的影响，同时考虑了尾流边界效应模型，确定了速度与功率关系式，从到而确定风电场之间的最佳距离，提出一个完整的模型。 针对问题2，在上述模型的基础上，进一步考虑了风向、风速、迎风角等因素对风电场组效率的影响，经过对数据的处理，我们可以得知有关速度的概率分布f(V), 建立速度分布函数；逐渐增加了模型的复杂性，对风电场的模拟更接近现实情况，因此模型模拟得到的结果与问题1 相比，结论更灵活易行。 针对问题3，从海上风能资源的分析到建风电场的优势分析，结合海上风电机组的结构形式，分析了不同构建方式的特点并作了相应的比较，最终提出了适合我国东南沿海建立海上风电场的风机布置方式。
关键词： 尾流效应、风电、功率特性、水平轴风电场组、 一、问题重述： 目前我国的风电总装机容量已经达到了世界第一，但我国风电发展的成熟度仍未达到世界前列水平。按照人均计算的风电装机容量，我国的世界排名为34,为46W人，而同为总装机容量世界前列的美国、德国和西班牙，这一数据分别为149.8W/人、356.9W/人和463.5W/ 人；根据陆地面积计算，中国排名为第25位（6.5kW/平方千米）。 问题一：如今风电场的经济损失主要集中在下游风力机在上游风力机尾流中受到干扰,损失接收功率。下游风力机的发电功率（P2）与上游风力机的发电功率（P1）的比值随两台风力机之间距离D的变化。请查找区域典型数据,求得风力机最佳间距（附表1 省13 个气象站点80m高风速测定单位m/s ）。 问题二：请以根据风向、风速、迎风角、间距、转向等信息,调整风力机以减少风机涡动能所带来的能量损失, 并设计一种最新的陆地风机列阵方式。 问题三：相较陆地,海洋上拥有更多的风能资源,但其建造风机场难度更大。请结合海洋风能数据，探讨海上风机场的构建方式。 二、问题分析： 在风电场的模型结构中，有一下两个主要的难点：1、处理数据，准确描述风电场系统；2、在多个目标中选择合适的判断依据。因此，如何处理大量数据建立风电场系统，以及如何在多目标条件下确定最优化的判断标准，就是我们首先要解决的问题。
风机叶轮的设计和风电场机组布置方案
湖南水利水电职业技术学院 Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power 毕业设计成果 姓名：XXXX 专业：发电厂及电力系统 班级：10级发电厂及电力系统一班 学号：20103501XXXX
摘要 本次课题设计的题目是“风机叶轮的设计和风电场机组布置方案”。风机叶轮的设计主要是通过公式计算，得到风轮扫掠面积，风轮直径，增速比等重要参数，再采用三维CAD软件绘制叶片的翼型组合成三叶片三维立体风机示意图和风电场机组布置方案的比较选择。 本次的设计具体内容主要包括：风轮设计的相关内容，比如:确定风轮扫掠面积、确定风轮直径、确定叶片数目、风轮转速计算、确定增速比等计算数据和翼型设计的一些相关数据计算 关键词：风力机叶片翼型坐标变换风电场机组布置方案（图） 绪论 能源是人类社会存在与发展的物质基础。过去200多年，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大地推动了人类社会的发展。然而，人们在物质生活和精神生活不断提高的同时，也越来越感悟到大规模使用化石燃料所带来的严重后果：资源日益枯竭，环境不断恶化。因此，人类必须寻求一种新的、清洁、安全、可靠的可持续能源系统。
受化石能源资源日趋枯竭、能源供应安全和保护环境等的驱动，世界主要发达国家和一些发展中国家都重视风能的开发利用。特别是自20世纪90年代初以来，风力发电的发展十分迅速，世界风电机装机容量的年平均增长率超过了30%，2005年，中国政府对2020年的风电发展目标进行了修改，将风电装机容量由2000万千瓦增至3000万千瓦。 与此同时，我国在风力发电技术的研究与应用上投入了相当大的人力及资金，充分综合利用新材料、新型电机、电力电子技术、计算机、自动控制及通信技术等方面的最新成果，开发建立了评估风力资源的测量及计算机模拟系统，发展了变桨距控制及失速控制的风力机设计理论，采用了新型风力机叶片材料及叶片翼型，研制出了变极、变滑差、变速恒频及低速永磁等新型发电机，开发了由微机控制的单台及多台风力发电机组成的机群的自动控制技术，从而大大提高了风力发电的效率及可靠性。
风电亟须优化电源布局和电源结构
风电亟须优化电源布局和电源结构 更新：2011-08-17 11:50:14 来源：人民网 电源布局和电源结构亟待调整优化 长期以来，我国大区电网存在电源分布不合理，造成电源结构（基、腰、峰荷电源）性矛盾，即电网严重缺调峰电源，是当前阻碍节能减排的根源，且未引起决策部门重视。 我国电力一次能源结构中，水电占有20%多，煤电70%多，其它核、抽水蓄能、燃气电厂极少，合起来不足10%，因此煤发电量占总发电量80%以上，二氧化碳和二氧化硫排放自然大。风能、太阳能等绿色能源只是最近几年才迅速发展。 一次能源结构不合理必然导致电源结构不合理。我国水电占20%多，且多是径流，西南大水电发电年利用4000小时以上，汛期大发，带基荷，供水期可提供调峰也不足10%。特别是上世纪90年代以来，电网进入超高压、大电网、大机组时期，执行“以大代小”、“以煤代油”政策；使得原一天内可开停作主力调峰的小火电近亿千瓦，逐年关停，至2010年已关停8100万千瓦，但却没有规划补建峰荷电源，致使调峰矛盾凸显，至今时过20年，矛盾依旧，实属决策失误。新发展热电机组又没有严格执行国家“以热定电”的原则，机组多为30万千瓦，打孔抽汽的一般只允许调峰10%。低碳大机组合理调峰率为20%，现有水、火电可调峰率共约为总电源20%，远不能满足电网40%～50%峰谷差的调整要求。 因此，多年来一直迫使超临界和超超临界的60～100万千瓦机组低谷时压负荷到50%亚临界运行，使低碳机组高碳运行。如继续增建低碳煤电大机组，必将继续强迫非常规调峰，岂不恶性循环。目前各大区电网都出现缺电，其主因是煤炭平衡工作没做好，煤炭涨价电价不变，实际更是缺调峰电源，估计约占总电源的15%～20%。因此调整电源布局和电源结构已迫在眉睫。 欧洲风电调峰模式可供借鉴 据欧洲风能协会研究报告的观点，电网接纳更多风电是经济性和政策性问题,不是技术水平和运行问题，德、法、丹麦、西班牙等国对风电并网以及电网如何适应作了深入研究，结论是，风电容量可占电网比例超过20%。其经验分析如下： 风电与抽水蓄能配套、风电出力预报、电价政策——西班牙风电强劲发展。 西班牙风电装机占总装机20%，发电量占8.7%，核电15%，抽水蓄能约10%，为开发EIHierro岛、Canary岛风能，建相应抽水蓄能与之联合运行，风电场风电功率预测是强制性的，与电价挂钩。 风电与抽水蓄能配套，加强电网建设——德国风电积极发展。 德国风电占总装机17%，电量占总7%，水电比重很低，消纳风电措施除与欧洲电网强联外，建设超过10%抽水蓄能，就地调峰平衡，因峰荷远距离输送增加网损。