风机叶片疲劳约束下的风电场有功调节优化研究
发布时间：2021-11-02 22:01
随着风电并网规模不断扩大,电网对风电场参与调节的要求日益提升。风电机组通过变桨动作跟踪电网调度指令,受风速随机性和机组状态会动态变化等原因的影响,导致叶片缺陷持续累积,久而久之便会造成叶片性能下降,出现疲劳损伤。本文针对风电场参与电网调度时,各机组疲劳损伤导致发电成本较高的问题,以及风电场疲劳优化和有功功率控制协调困难的问题,研究风机叶片疲劳约束下的风电场有功调节优化方法,在保证风电场有功功率快速响应电网波动的前提下,提高风电场各机组疲劳损伤的均匀性,降低风电场机组故障次数和维护量。主要研究内容如下:首先,对叶轮空气动力学模型和风电机组功率输出模型进行了详细阐述,并根据叶素动量理论剖析了理想情况下的风机风能转换过程,将动态涡尾迹模型嵌入到叶素动量理论中求解变桨过程中叶片空气动力性能,并使用基于奇异性理论的数值方法来计算动态变桨过程中叶片非定常载荷,推导叶片载荷随风电机组有功输出变化的规律。其次,研究风电机组叶片非线性疲劳量化方法,通过前后多级载荷应力比的平方来表征变桨动态损伤演化中的各载荷间作用机制,对后一级载荷损伤演化方程进行优化改进,提出基于叶笃毅模型改进的不同工况疲劳量化方法,并...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
风力发电机组损毁Fig1.1Damageofwindturbine
沈阳工业大学硕士学位论文18图2.4风轮自由涡尾迹Figure2.4Freevortexwakeofvariablepitchwindwheel图2.5风轮自由涡尾迹Fig2.5Freevortexwakeofvariablepitchwindwheel2.5本章小结本节针对某1.5MW双馈型风电机组在调度指令下快速改变输出功率时，变桨过程中叶片载荷变化引起的振动导致叶片损伤的问题，重点分析变桨过程中非定常载荷及振动模型，同时对风电机组处于输出功率时其叶片载荷和振型间关系进行了分析。将动态涡尾迹模型嵌入到叶素动量理论中求解变桨过程中叶片空气动力性能，并使用基于奇异性理论的数值方法来计算动态变桨过程中叶片非定常载荷，分析了功率调节速率变化引起风电机组极限载荷变化与振动变化的原理，并对仿真计算结果进行分析。结果表明，在一定变桨范围内保证稍高于设计参数的功率调节速度，叶片所受极限载
沈阳工业大学硕士学位论文18图2.4风轮自由涡尾迹Figure2.4Freevortexwakeofvariablepitchwindwheel图2.5风轮自由涡尾迹Fig2.5Freevortexwakeofvariablepitchwindwheel2.5本章小结本节针对某1.5MW双馈型风电机组在调度指令下快速改变输出功率时，变桨过程中叶片载荷变化引起的振动导致叶片损伤的问题，重点分析变桨过程中非定常载荷及振动模型，同时对风电机组处于输出功率时其叶片载荷和振型间关系进行了分析。将动态涡尾迹模型嵌入到叶素动量理论中求解变桨过程中叶片空气动力性能，并使用基于奇异性理论的数值方法来计算动态变桨过程中叶片非定常载荷，分析了功率调节速率变化引起风电机组极限载荷变化与振动变化的原理，并对仿真计算结果进行分析。结果表明，在一定变桨范围内保证稍高于设计参数的功率调节速度，叶片所受极限载
【参考文献】：
期刊论文
[1]风电助力中国打造高质量发展全球样本[J]. 秦海岩. 中国电力企业管理. 2019(25)
[2]基于发电成本和疲劳均匀性的风电场有功功率控制策略研究[J]. 魏媛,许帅,汪建文,许昌,丁佳煜,杨杰. 可再生能源. 2017(12)
[3]风电机组尾流与疲劳载荷关系分析[J]. 邓英,李嘉楠,刘河生,庞辉庆,田德. 农业工程学报. 2017(10)
[4]风电机组载荷计算及影响因素分析[J]. 张超. 风能. 2016(12)
[5]湍流强度对风电机组疲劳等效载荷的影响[J]. 付德义,薛扬,焦渤,边伟,李松迪. 华北电力大学学报(自然科学版). 2015(01)
[6]采用机组风速信息动态分类的风电场有功控制策略[J]. 梅华威,米增强,李聪,吴广磊. 中国电机工程学报. 2014(34)
[7]电网对称故障下双馈风电机组的载荷优化控制[J]. 徐浩,胡书举,宋斌,许洪华. 电力系统自动化. 2014(11)
[8]风力发电机叶片振动特性有限元分析[J]. 袁启龙,马娜,周新涛,杨明顺,孔令飞. 机械科学与技术. 2014(05)
[9]国内外风电并网标准比较研究[J]. 戴慧珠,迟永宁. 中国电力. 2012(10)
[10]Wind-induced response analysis of a wind turbine tower including the blade-tower coupling effect[J]. Xiao-bo CHEN1, Jing LI1, Jian-yun CHEN1,2 (1School of Civil and Hydraulic Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China) (2State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China). Journal of Zhejiang University（Science A:An International Applied Physics & Engineering Journal）. 2009(11)
博士论文
[1]风电机组动态载荷特性及主动抑制策略研究[D]. 杨超.重庆大学 2015
[2]大型双馈风电机组动态载荷控制策略研究[D]. 王晓东.沈阳工业大学 2011
硕士论文
[1]风机叶片损伤特征分析[D]. 张彬.上海电机学院 2016
[2]风电机组载荷与功率协同控制载荷计算研究[D]. 宾焜.沈阳工业大学 2015
本文编号：3472448
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
风力发电机组损毁Fig1.1Damageofwindturbine
沈阳工业大学硕士学位论文18图2.4风轮自由涡尾迹Figure2.4Freevortexwakeofvariablepitchwindwheel图2.5风轮自由涡尾迹Fig2.5Freevortexwakeofvariablepitchwindwheel2.5本章小结本节针对某1.5MW双馈型风电机组在调度指令下快速改变输出功率时，变桨过程中叶片载荷变化引起的振动导致叶片损伤的问题，重点分析变桨过程中非定常载荷及振动模型，同时对风电机组处于输出功率时其叶片载荷和振型间关系进行了分析。将动态涡尾迹模型嵌入到叶素动量理论中求解变桨过程中叶片空气动力性能，并使用基于奇异性理论的数值方法来计算动态变桨过程中叶片非定常载荷，分析了功率调节速率变化引起风电机组极限载荷变化与振动变化的原理，并对仿真计算结果进行分析。结果表明，在一定变桨范围内保证稍高于设计参数的功率调节速度，叶片所受极限载
沈阳工业大学硕士学位论文18图2.4风轮自由涡尾迹Figure2.4Freevortexwakeofvariablepitchwindwheel图2.5风轮自由涡尾迹Fig2.5Freevortexwakeofvariablepitchwindwheel2.5本章小结本节针对某1.5MW双馈型风电机组在调度指令下快速改变输出功率时，变桨过程中叶片载荷变化引起的振动导致叶片损伤的问题，重点分析变桨过程中非定常载荷及振动模型，同时对风电机组处于输出功率时其叶片载荷和振型间关系进行了分析。将动态涡尾迹模型嵌入到叶素动量理论中求解变桨过程中叶片空气动力性能，并使用基于奇异性理论的数值方法来计算动态变桨过程中叶片非定常载荷，分析了功率调节速率变化引起风电机组极限载荷变化与振动变化的原理，并对仿真计算结果进行分析。结果表明，在一定变桨范围内保证稍高于设计参数的功率调节速度，叶片所受极限载
【参考文献】：
期刊论文
[1]风电助力中国打造高质量发展全球样本[J]. 秦海岩. 中国电力企业管理. 2019(25)
[2]基于发电成本和疲劳均匀性的风电场有功功率控制策略研究[J]. 魏媛,许帅,汪建文,许昌,丁佳煜,杨杰. 可再生能源. 2017(12)
[3]风电机组尾流与疲劳载荷关系分析[J]. 邓英,李嘉楠,刘河生,庞辉庆,田德. 农业工程学报. 2017(10)
[4]风电机组载荷计算及影响因素分析[J]. 张超. 风能. 2016(12)
[5]湍流强度对风电机组疲劳等效载荷的影响[J]. 付德义,薛扬,焦渤,边伟,李松迪. 华北电力大学学报(自然科学版). 2015(01)
[6]采用机组风速信息动态分类的风电场有功控制策略[J]. 梅华威,米增强,李聪,吴广磊. 中国电机工程学报. 2014(34)
[7]电网对称故障下双馈风电机组的载荷优化控制[J]. 徐浩,胡书举,宋斌,许洪华. 电力系统自动化. 2014(11)
[8]风力发电机叶片振动特性有限元分析[J]. 袁启龙,马娜,周新涛,杨明顺,孔令飞. 机械科学与技术. 2014(05)
[9]国内外风电并网标准比较研究[J]. 戴慧珠,迟永宁. 中国电力. 2012(10)
[10]Wind-induced response analysis of a wind turbine tower including the blade-tower coupling effect[J]. Xiao-bo CHEN1, Jing LI1, Jian-yun CHEN1,2 (1School of Civil and Hydraulic Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China) (2State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China). Journal of Zhejiang University（Science A:An International Applied Physics & Engineering Journal）. 2009(11)
博士论文
[1]风电机组动态载荷特性及主动抑制策略研究[D]. 杨超.重庆大学 2015
[2]大型双馈风电机组动态载荷控制策略研究[D]. 王晓东.沈阳工业大学 2011
硕士论文
[1]风机叶片损伤特征分析[D]. 张彬.上海电机学院 2016
[2]风电机组载荷与功率协同控制载荷计算研究[D]. 宾焜.沈阳工业大学 2015
本文编号：3472448
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