考虑尾流影响的风电场输出功率优化控制

发布时间：2020-10-30 19:15

　　 随着风电的大规模开发和利用,风电场中机组排布密度和机组容量不断增大,使得尾流效应的影响明显加剧。尾流效应造成下游机组处的风速减小,从而使得功率降低。现有风电场中机组的运行方式,因未考虑尾流效应而导致风电场输出功率并非最大。因此本课题对尾流影响下的风电场输出功率优化控制展开研究。围绕本课题,主要完成了以下内容的研究:(1)针对风向变化及风电场中机组排布造成的尾流叠加问题,基于笛卡尔坐标变换的方法,建立了不同地形下尾流与风轮叠加面积的计算模型。基于单机组尾流模型和风电场尾流叠加模型,具体给出了满足不同风向的风电场尾流风速的计算方法。(2)分析可得通过优化轴向诱导因子或推力系数,以调节机组间的尾流分布,可增加风电场的整体输出功率。由于轴向诱导因子或推力系数不是直接可控的机组参数,可以优先调节机组转速,再调节桨距角以实现对机组的控制。(3)在风电场布局确定的情况下,利用MATLAB对含16台机组的风电场进行了仿真研究。计算结果表明:所提优化控制策略能够有效减小机组间尾流效应的影响,增加风电场整体输出功率。(4)在电网调度对风电场输出功率有要求时,基于考虑尾流影响的风电场输出功率最大的情况,利用模糊C均值算法对具有相似运行特性的机组进行分类,分类之后做等值处理。对于需要降功率的情况,从下游机组向上游机组进行降功率操作,降功率时先调节转速,转速调节无法满足要求时,再调节桨距角。利用MATLAB对含16台机组的风电场进行了仿真研究。计算结果表明:所提功率控制策略能够满足降功率的要求。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM614
【部分图文】：

图 2-1 风力机风轮流场Fig.2-1 Wind Turbine Flow Field导基于如下假设：向方向流动；成的尾流旋转；力无影响；匀稳定流动；推力是均匀一致的；影响。流场中，气流具有的总能量包括气流的动风轮静压变化引起的。在与外界不发生能量U Pghconstant212

西安理工大学硕士学位论文流模型、利用涡流理论求解的二维尾流模型和尾流模型和三维 CFD 尾流模型在计算尾流风计算资源的要求较高，在风电场优化布机计制，因为其无法满足工程应用实时性的要求。短，与其他两种模型相比，在风电场优化布价值。ssaman 尾流模型和 Jensen 尾流模型。Lissaman 基于湍流喷射相似理论提出的单机位置高低不同而建立的，能较好地模拟有损耗示意图：

图 2-4 Jensen 尾流模型Fig.2-4 Jensen wake model 200/321jxxuurrrrkx风速；文中取 k=0.05；。中，Jensen 尾流模型不能满足所有的变化条件子α=1/3，功率系数 CP=0.593)，而实际上 C模型，其计算公式如下： xrrkx
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本文编号：2862891