风电场运行状况分析及优化问题研究

为评估风电场的风能资源及其利用情况,对已安装风机的功率曲线进行归一化拟合,找到风机典型参数与功率曲线的内在联系,得出新型号风机的理论功率曲线,对新型号风机是否比现有风机更有效利用风能资源作出明确判断;建立和求解0-1多目标优化模型,在满足停机维护要求和维修人员值连续工作时间限制等条件下,制定了维修人员的排班方案与风机维护计划,使各组维修人员的工作任务相对均衡且风电场具有较好的经济效益。     

风电场运行状况分析及优化

本文通过各种指标的模型和排班问题的数学规划模型建立,对风能资源及其利用情况进行评估,制定了维修人员的排班方案与风机维护计划。为评估风能资源及其利用情况,建立年平均风速、平均功率和风功率密度,风能利用率模型;采用容量系数法,根据风速和实际输出功率数据,模拟出风力机输出特性分段函数。     

基于尾流试验的风电场装机容量估算方法

结合对我国风电场装机容量的现状分析,指出风电场装机容量的确定受政策及主观因素影响较大,缺乏有效的技术手段支持。提出了一种装机容量估算的思路,即:以控制风电场平均尾流损失为目标,由风能资源决定风机排布,继而由风机排布来估算装机容量。为此,基于风机风能利用效率相近的特点,通过引入参考风机并进行尾流试验,给出了在不同风速下风电场风机的推荐排布方式,根据风机额定功率与直径平方的关系,得出了一定技术安装高度上单位面积区域内装机容量的估算方法。结合我国风能资源评估国家标准,给出了对应不同风功率密度等级的场址区域,其50 m高度上单位面积可装机容量的推荐值。提出的估算方法可为风电场建设前期进行装机规模的确定提供参考。     

1975-2004年平鲁区逐月风能变化情况分析

采用风电场风能资源测量方法和风电场风能资源评估方法,对山西省朔州市平鲁区1975—2004年的平均风速、风功率密度逐月变化情况进行综合分析,为开发利用山西省北部地区的风能资源提供理论依据。     

四平市风能资源评价及开发利用研究

为研究四平市风能资源情况,利用该市近十年风速风向资料,详细计算和分析各风能资源参数,对四平市风能资源进行评价,并结合四平市风力发电现状,提出本市风能资源利用出现的问题,结果表明:四平市主导风向是SSW,年有效风能密度76.8 w/m2、年有效时数2939 h.由此可见,四平市属于风能可利用区,具有一定开发利用价值,其主要利用形式是风力发电.     

普陀区风能分析

利用沈家门30年风速资料及近几年建设的8个自动气象站风速资料,对普陀区的风能资源特征量进行计算分析.结果表明,普陀区属于风能资源丰富区,具有很高的开发价值.年平均风速3.9～6.7 m/s,风速分布自西向东逐渐增大.风速≥3 m/s的年有效风速时为5 568～7 708 h,风速≥6 m/s的年有效风速时为2 206～4 699 h.平均风能密度最大值达298.5W/m2,最小值为130.4 W/m2.风能随高度而明显增加,而50～70 m这层厚度上风能变化不大.并分析了4个最佳风能区风速和风向频率,可以极大提高风能的利用率.     

中国近地层风能资源的时空变化特征

近地层风能蕴量是随着大气背景的变化而变化的特殊物理量,研究在全球变暖的背景下近地层风能资源的气候变化与分布特征,对我国风能产业的发展规划具有重要的理论意义和实际价值.选取全国186个地面站在1960-1999年共40年的常规风速观测资料,采用了分段线性拟合、变化速率计算等方法,对研究区域内年平均风速进行了趋势分析,又通过对逐年的平均风能密度做REOF分解,提取了具有不同风能变化型态的7个显著区域,探讨了风能资源的时空气候变化特征.研究结果发现:中国逐年平均风速呈现"冬春大、夏秋小"型,40年来各季和全年的年平均风速、风能密度均是显著减弱的,在70年代中前期之后出现显著的持续下降趋势;北方区、东北区、东部沿海区的风能资源相对最为丰富,变化幅度也最大,中部区风能资源最为贫乏,变化幅度最小.风能资源的分布特点和变化趋势与影响我国的冬、夏季风系统的气候变化关系密切.     

江苏环港风电场风能资源特征分析

利用江苏环港风电场一座测风塔2010年12月至2011年11月的逐10 min实时观测数据, 对该地区风能资源特征进行综合分析, 得到该站点10, 50, 70和80 m高度的年平均风速为4.0~6.1 m/s, 年平均风功率密度为80.4~238.4 W/m2, 年有效风功率密度为116.5~262.5 W/m2, 年有效风速小时数为5777~7845 h, 年有效风能密度为679.3~2041.5 (kW?h)/m2。全年主导风向为NNE, N和NE, 三者之和接近全年风向的三成, 主导风向的风能密度接近全年的五成, 风速主要集中在3~8 m/s, 约占全年的80%。 总体来看, 该地区风能资源丰 富, 特别是已建设风机的轮毂高度年有效风功率密度达到250 W/m2以上, 有效风速小时数接近全年的90%, 具有很高的开发利用价值。     

考虑尾流效应的风电场建模以及随机潮流计算

采用变量变换法拟合了风速频率的三参数weibull分布函数,在风能分布的Jensen和Lissaman模型的基础上,结合风速的频率分布模型与风力发电机组的单机稳态模型,建立了大型并网运行风电场的综合模型.该模型同时考虑了尾流效应和风电场地形因素对不同位置风机风速的影响,得到了考虑以上因素时风电场的输出功率.在此基础上,应用蒙特卡罗法对风电场接入系统进行了随机潮流计算.最后,以40机的风电场为例建立了风电场模型,将此模型引入到IEEE14系统中,通过随机潮流计算得到系统节点电压的概率分布以及风电场输出功率的概率分布,分析了风电场并网运行对系统各节点电压的影响,从而为减小风电接入系统的电压波动提供参考.     

海西中部沿海风能资源应用探讨

目前风能利用日益得到重视,本文通过具有海西中部代表性的崇武气候基准站气象观测资料进行计算该地区的风能指标,结果显示:海西中部沿海主导风向为NNE,其次为NE;历年风速呈逐年下降趋势,53年平均风速为6.14m/s,2008年已下降至4.4m/s。从风能的风速指标来看,≥3m/s和≥6m/s的风速分别为7000小时和3000小时以上,属于风能丰富区,而从年平均风速和有效风能密度来看,该地区属于风能可利用区。海西中部沿海地区由于气候变化,风能资源由丰富区逐渐下降为可利用区,但仍适宜开发风力发电。     

基于Sentinel-1合成孔径雷达卫星影像的福建沿海区域风能资源分析

海面风场风能资源分析对海上风电场的建设开发具有重要意义.近年来随着遥感技术的发展,星载合成孔径雷达(SAR)为海面风能的分析与评估提供了新手段.基于2015—2019年福建沿海区域的122景Sentinel-1 SAR影像,采用快速傅里叶变换风向反演方法及地球物理模式函数CMOD5.N风速反演方法对福建沿海区域进行SAR风场反演,并从风能有效性、稳定性及时空分布特征方面分析福建近海风能资源.主要结果显示:风速数值范围较大的秋、冬季有效风能占比较高,可达70%以上;福建沿海区域多年平均风能稳定性较好,春、秋、冬季风能稳定性较好,而夏季风能稳定性较差;福建沿海风能的空间分布主要为东北—西南走向逐渐递减类型,在台湾海峡中部区域出现风能最大值.     

基于CFD的复杂地形风能分布研究

提出一种通过计算流体力学(CFD)计算风电场风速和风能分布的方法,该方法通过Argis软件对风电场CAD等高线图进行离散处理,按照风速玫瑰图分布,利用Fluent软件对复杂地形条件下风场按照12分度进行数值计算,并按照风速风向分布概率由Tecplot软件进行后处理,得到整个风场的风速分布特点和风能分布.将计算结果与WAsP软件作比较,结合地形特点进行分析,认为本文计算方法得到的结论较为可靠.     

基于MM5模式的大连近海地区风能资源评估

利用MM5中尺度气象模式和美国国家环境预报中心提供的1°×1°再分析初始场资料,对大连近海地区的风场进行了网格距为3km的高空间分辨率数值模拟,模拟时段为2000年全年.通过对比3个气象站风速的数值结果与站点观测结果,验证了该模式的有效性.对MM5模式的输出结果进行了后处理,得到了大连近海地区的年平均风速、年平均功率密度和年可利用时间等评估参数的等值线图,对大连市近海风能资源分布情况进行了分析.结果表明,大连近海地区风能资源较为丰富,具有较大的开发价值.     

风力发电场对鸟类的影响

风能资源是自然界的永恒资源,发展风力发电是发展低碳经济的需要.风电场的建设对鸟类的栖息地和觅食、鸟类的迁徒、鸟类的存活、鸟类的繁殖等方面都将产生重大影响.因此,发展风电,建设风电场必须在风电场的选址、风机排列格局设计、输供电线要求及施工等方面考虑对鸟类的影响,实现人与自然的和谐发展.     

测风塔代表性对复杂地形风电场风能资源评估的影响

复杂地形风电场风能资源评估的准确与否,很大程度上决定于风电场测风塔的数量和测风塔的位置是否具有代表性。以已运行的某西南地区复杂地形风电场为例,采用风电场实际运行的数据资料,利用Windsim软件计算不同测风方案下风电场的风能资源分布和年可利用小时数。结果表明,测风塔的代表性对复杂地形风电场风能资源评估有着极其重要的影响;测风塔的布设应综合考虑风电场地形地貌、海拔、距离以及遮挡效应等因素;合理选择具有代表性的测风塔,可以很大程度上降低风电场风能资源评估的不确定性。     

影响兴化湾北部海域海上风电场的“麦德姆”风特性研究

利用兴化湾北部海域海上风电场区域的桃仁屿海上测风塔资料,对影响该区域的热带气旋"麦德姆"进行风特性探讨,包括湍流强度、阵风系数及幂指数等。结果表明,①正面影响风电场区域的强热带风暴"麦德姆",它的中心经过风电场时,风速骤降,风向明显转变,湍流强度变化相当剧烈,且湍流扰动能维持一段较长时间,这对风机的影响非常严重。②"麦德姆"影响期及观测期的桃仁屿站的湍流强度随风速变化情况与标准湍流强度曲线变化规律相一致。③根据风速的波动性及设计的保守性,阵风系数取1.3。④风速幂指数综合考虑为0.04。可为今后兴化湾北部海域海上风电场的研究做基础性的铺垫。     

WAsP软件对气象数据的分析

WAsP软件是用于风机微观选址的风能资源分析软件。本文利用wasp10.0软件对2009年山东成山头气象数据进行了分析,得到风数据统计表、风向玫瑰图和风频分布图。该数据结果为以后风电场选址中风能资源评估工作提供了重要依据,具有一定的参考意义。     

基于风速数值预报的两种风电功率预测方法

针对风电场风功率预测,根据2011年11-12月的北方某大型风电场132台风机的实测风速资料与输出功率资料,以及BJ-RUC数值预报模式在该风电场风机高度(50 m)的预报风速资料,探讨了2种利用神经网络将风速数值预报转化为风功率预测值的途径:1)利用神经网络对风速数值预报进行预测后延误差动态订正,以订正后的风速预测风功率;2)用风速的数值预报值直接与风功率输出建立神经网络模型的释用方法。根据该风电场的实测资料和BJ-RUC模式输出资料,对0-4 h的风功率预报进行了试验,结果表明2种方法相较直接使用BJ-RUC模式风速得到的风功率预报效果有明显改进,第1种方法,风速的绝对误差下降了48.7%,风功率的平均绝对误差下降了58.2%,第2种方法,风功率的平均绝对误差下降了60.4%。     

基于灰狼优化SVR的风电场功率超短期预测

提高风电场功率超短期预测的稳定度、精度和速度,是风电并网的关键技术之一.分析了风电场气压、温度、湿度等气象因素和风速对风机输出功率的影响,用风电场的气象数据和风速构建风电场物理模型,提出了一种用灰狼算法优化SVR参数C、g的风电场功率超短期预测模型,通过与GA-SVR、PSO-SVR预测模型比较,结果表明,该预测模型稳定性好、预测精度高、预测时间短.     

中国近海风电场浅谈

近年来,中国的风电建设迅速发展,但是陆上风电场受到土地等众多因素制约,且目前逐浙饱和,近海风电场越来越成为风电发展的趋势和方向,近海风电场具有风能资源丰富、利用率高、风速较高且持续性较长,电量产出较高,不受土地的限制,对周边环境影响较小等优点.