大型风电机组发展现状与关键技术

本文在分析风能资源、政策法规、风电技术和发展潜力几方面的基础上，重点阐述了大型风电机组国内外发展现状及存在的问题，指出了实现大型风电机组国产化的关键技术。     

考虑风电机组旋转备用的风电系统备用容量计算

文章提出变速风电机组旋转备用概念和实现算法,设置风电场出力上限,利用风电机组出力可控性,实现风电场间互补备用,减少常规机组提供的备用容量。采用 K-均值聚类算法对风电场历史数据进行聚类分析,分析风电场功率预测偏差引起的风电系统备用需求的概率分布。设定电网安全运行置信度,计算常规机组所需提供的备用容量值。结果证明,风电机组旋转备用和良好的风场风资源互补性可以减少常规机组所需提供的旋转备用容量,多风场聚合为一个等值风场,可以减少调度出力给定值。     

海上风电基础结构选型与施工工艺

目前,国内对海上风电机组及其海上风电场建设的一系列相关技术的研究和装备的研制尚处于起步阶段,支撑风力机的基础结构设计就是其中的关键技术之一.该文针对海上风电的基础结构设计,给出了国际上常用的结构形式及其适用条件,探讨了各种基础类型的选型原则,对比分析了每种基础形式的施工工艺,为我国的海上风电场基础设计和施工提供了理论指导.     

风电机组控制系统控制方案的确定

风能是一种清洁能源,但风电机组系统结构的合理性和控制系统的稳定性直接影响风能发电的效率。风电机组结构复杂,本文着重从风电机组的结构和控制系统选择为主线,对控制系统多种方案进行比较与选择,进而达到使风电机组控制系统稳定性与高效工作的目的。     

浅谈风力发电基础环施工方法及工艺措施

介绍了风力发电机组基础施工的特点,基础环施工的工艺流程,阐述了基础环安装前后的注意事项及施工方法,对影响基础环水平度的原因进行分析,采取预防基础环偏差的措施。     

风电机组振动故障的检测方法

论述了风电机组振动故障检测的重要性及常用的振动故障的检测方法;归纳比较了小波变换法、神经网络法、神经网络与模糊理论结合法及人工免疫法的性能与优缺点;分析了我国在风电机组故障检测预警系统方面的现状与发展趋势;指出目前小波变换故障诊断法在我国已趋成熟,而人工智能检测法的应用才刚刚起步.     

风电机组吊装优化设计

通过对国内常见风力发电机组吊装平台、场内道路、吊装机械及吊装平面布置的分析及实例介绍,提出相应的优化方案及措施,减少业主投资及施工成本。     

海上风电机组基础的适用性与选择

海上风电基础在风电的正常建造和运营维护中占有重要的位置。它的选择与受力特点、海床的地质结构情况、海上风浪载荷以及海流、冰荷载等诸多因素有关。因此,海上风电机组的基础被认为是造成海上风电成本较高的主要因素之一,选择经济合理适用的基础结构及施工方法是海上风电场研究开发的主要课题。     

永磁风电机组全程高效风能获取非线性控制器设计

针对永磁风电机组中存在的主要非线性环节(风能捕获功率的复杂非线性、发电机的典型非线性),设计风机转子角速度决策环节和非线性控制器,实现对风电机组的精确控制,达到全风速范围高效风能获取的目标。首先通过非线性观测器得到风速估计值,然后通过风能捕获功率的复杂非线性函数分析得到角速度参考值,最后利用角速度参考值与实际角速度值的差值驱动非线性控制器得到控制电压,以实现全程高效风能获取。针对风电机组模型,基于Lyapunov定理设计非线性控制器,能使实际角速度准确跟踪理想角速度的变化。仿真验证结果表明,非线性控制器的设计方法可行、有效。     

基础环式风机基础周期荷载损伤特征分析

基础环式风机基础的损伤累积破坏影响风力机系统的安全运行。针对基础环式风机运行过程中基础混凝土损伤问题,以内蒙古某49.5MW风电场为例,利用ABAQUS有限元软件建立风机基础混凝土损伤模型,对比分析了静力荷载工况与周期性荷载工况下基础混凝土损伤变化规律。结果表明：静力荷载工况下,基础主要产生拉伸损伤,受压性能稳定,钢筋骨架未达到极限状态;相较于静力荷载,在周期性荷载作用下,拉伸损伤区域增大3倍,竖向扩展增加3倍,压缩损伤面积扩展2倍,位移量增加1.6倍,钢筋应力增大0.5倍,有助于解释周期性荷载作用下基础的损伤行为。     

风机基础中钢-混凝土间的接触有限元模拟

运用通用有限元软件ANSYS对风机基础的缩尺简化模型试验进行了模拟与分析,采用面面接触对模拟基础环钢板与混凝土的接触作用,对其内部钢-混凝土的滑移粘结等性能进行了研究,分析了试验模型的传力机理和应变分布特征,确定出合理的库伦摩擦本构的静摩擦系数,有限元计算结果与试验曲线吻合较好,可为风机基础实体模型的理论研究和工程实际分析提供依据。     

风力机框筒式埋深基础的模型试验

基于传统重力式基础和桩基础的力学特性提出一种新型框筒式埋深基础,并运用模型试验研究其受力特点和承载性能。对2个不同尺寸基础模型的试验与对比分析,结果表明:框筒式埋深基础的承载力源自地基土与基础的相互作用,其破坏模式和承载性能主要取决于基础的埋深和底板的直径,基础埋深的增加将引起框筒上应力的减小,破坏模式以局部结构失效为主,底板直径的改变将使基础以倾覆破坏为主,且对比发现埋深的影响更显著。     

风机叶片固定螺栓拉伸实验及强度计算

为了验证某型风力发电机(以下简称风机)叶片固定螺栓的强度能够满足设计要求,利用DLY-100T液压式万能材料试验机对该型叶片固定螺栓进行了单向拉伸强度实验,得到了螺栓的拉伸极限强度和延伸率、截面收缩率等数据,并对螺栓在使用过程中承受叶片自重载荷和风机运行过程中承受离心载荷这两种工况下的强度进行了校核。实验和计算结果表明,该螺栓能够在两种工况的最恶劣条件下使用,满足设计强度要求。研究结果为风机的设计和安装提供参考。     

一种水平轴风力机尾流模型及其计算方法

基于现有的尾流模式,提出一种新的尾流计算方法.新的尾流模式将尾流分为近涡区和远涡区,在近涡区,尾涡在选定的扇形截面上解析求出,在其他处通过非线性插值求得.在尾涡中选取有限的离散点数计算诱导速度,减少了计算量,根据流体连续性方程确定尾涡的扩散半径,避免了梢涡半径的不收敛性.通过具体的风力机算例,与刚性尾流模型相比,该方法计算的轴向诱导因子其分布趋势更加合理,验证了该方法的正确性和实用性,为水平轴风力机风轮气动设计和性能计算提供一种有效的尾流模型计算方法.     

风电叶片疲劳共振加载方式参数分析及试验

为解决叶片疲劳加载方式中激振设备存在一部分功率消损及选型困难等问题,提出了一种新的直驱式疲劳加载方式,并通过拉格朗日方法分别建立了离心式、往复式以及直驱式共振加载方式的动力学模型,在分析了各加载方式中激振设备所需参数的基础上,建立了各加载方式设备功率之间的关系,并通过推导功率比值系数,得到各加载方式设备所需最大功率与叶...     

风电机组塔筒结构绕流风场的数值模拟研究

为研究风电机组塔筒结构的气动力特性,基于ANSYS软件,建立了塔筒结构的简化模型并对其进行绕流风场的数值模拟分析,主要探讨了塔筒结构表面风压分布特征,风场风速、湍流度及不同高度比对塔筒表面风压分布的影响.结果显示,圆锥塔筒结构背风面在绕流作用下沿高度方向由上向下形成连续几个回流区,导致背风面受到正压作用;不同风速只有对塔筒背风表面压力大小有较之明显影响,而对塔筒迎风面及侧风面压力大小影响很小;湍流强度对模型表面风压系数大小有不同程度的影响,随着湍流强度的增加,模型侧面(大部区域)、背风表面的压力绝对值相应减小;不同高度比对模型表面风压分布有显著影响.研究结论可为风力发电机塔筒结构的设计提供参考.     

单桩基础海上风机受船撞击损伤和动力响应分析

随着海上风机在服役期内被船舶撞击风险提高,运用LS-DYNA软件进行了5 000t船舶以2m·s-1速度撞击单桩基础海上风机的数值仿真.提出面积受损率描述海上风机单桩基础的受损程度,分析了风机塔架易损位置的位移、加速度响应及剪力.结果显示:船舶正撞风机以塑性碰撞为主;面积受损率能合理反映单桩基础在不同质量、速度、碰撞角度船舶撞击下的受损程度,其与船舶动能具有一一对应关系;风机塔架位移响应随塔架高度增加而增强,加速度响应却减弱;塔架顶部剪力最大值同底部一样均很大,所以加强塔架顶部连接同加强底部连接一样重要.     

加速装置下风力机设计方法与性能研究

以叶素动量理论为基础,设计了传统3叶片式、加速装置3叶片式和加速装置4叶片式风力机3种构型,并获得3种风力机的气动和结构参数.提出了加速装置下风力机气动和结构参数设计方法.建立了3种构型风力机的空气动力学模型,计算得到其功率分布和年发电量分布.分析结果显示:在相同额定功率和年发电量的条件下,加速装置风力机风轮尺寸相对传统风力机减少了35％,风能利用系数提高1倍以上.得到了一种工作在加速装置下的高效风力机,为风力机的设计和开发提供了新思路和可靠的理论依据.     

山区风电临坡圆形基础倾覆失稳对坡体变形的影响

山区风电塔架均修建于山区丘陵坡顶。若风电基础倾覆失稳,将对边坡稳定性造成影响。通过数值模拟方法,研究了临坡圆形基础倾覆失稳引起的边坡土体变形,讨论了基础直径、边坡角对坡体变形的影响。结果表明：坡面隆起随基础直径增大使坡面隆起量增大,随临坡距增大而减小,临坡距e/D=3（e为基础边缘距离边坡距离,D为基础直径）较e/D=5时最大隆起值增大了143%。此外,边坡角增大不仅使坡面隆起增加,而且边坡土体变形范围增大。讨论了基础转动点与基础临坡距离之间的关系,发现圆形基础的转动点位置随临坡距增加呈先上升后下降的趋势。