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            當前位置:新聞動態
            如何優化和提升風電機組控制系統

             

            風力發電機組的控制策略在不斷發展中,本方案結合目前行業的先進技術經驗,將人工智能、自適應運行策略、場群交互、尾流控制等先進技術加入到原風機控制中,使風機在具備一定感知能力的基礎上,能夠學習、決策、執行以適應環境的變化,調節自身的控制參數和策略,無須人為干預。

             

            機組在運行過程中面臨的外界環境不斷變化,不同的機型在不同的風場及不同季節時期,機組的運行情況各不相同,采用傳統的控制策略,忽略風機實際運行特點,多數機組會處于出力不佳狀態并承受更為嚴峻的外部載荷沖擊。

             

            基于先進的控制平臺和智能技術,針對不同風況環境,不同機位地形等實際情況提出一系列智能策略,實現定制化精準控制,最大程度增加機組的發電性能,提升發電利潤和收益率。

             
            - 技術方案 -
             
            ◆ 場群控制系統
            場群控制系統主要體現在機組互聯互通,人機交流,結合高速的傳輸通訊系統以及人工智能算法進行場群控制。機組之間可互通傳感器信號,實現冗余控制;可互相交流機組健康狀態信息。通常,需要搭載一套工控機作為全場中樞大腦,作為數據傳輸的橋梁和數據分析、支配的平臺。
             
             
            明陽場群控制系統通過 Real-time 技術將大量成熟的 IT 技術應用于工業控制系統,實時以太網可以實現 IO 級實時通訊。場群控制硬件基礎,實現機組信息共享(風速,溫度等),參數下發,精細化功率分配調整控制,最快通訊速率可達到 1ms.
             
             
            ? 每臺機組均能自動感知自身及周圍“伙伴”地理信息;
             
            ? 每臺機組均能隨時獲取周圍“伙伴”關鍵數據信息(如風速、風向、有功功率、無功功率、發電機轉速、戶外溫度等);
             
            ? 設備故障時尋求“外援”實現故障穿越,如外部傳感器故障時利用“伙伴”傳感器冗余接入感知;
             
            ? 突破 SCADA 系統秒級限制實現毫秒級場級協同控制,尋求更高層級場級有功、降載、電量收益最優控制。
             
             
            ◆ 尾流控制
            由于受到風場選址范圍等因素影響,機位排布間距相對較窄時,尾流效應會愈加明顯:下游機組將面臨更大強度的湍流,以及整體平均風速的降低。因此,需要根據整個風場的排布及每臺機組精細的定位系統,從而進行全局控制。
             
             
            明陽尾流控制系統開發實時尾流經驗計算模型,可搭載在工控機上面實時模擬全場的尾流情況,從而進行主動尾流控制:上游機組偏航非對風及降功率收槳控制,整合全程風能資源,保證全場最大發電量。
             
             
            ◆ 智能控制系統
            明陽智能控制系統采用智能機器人領域的人工智能算法,使機組的算法智能程度提高。能夠根據環境變化或者前期風資源條件的輸入,自行進行控制策略及參數的定制化選擇優化,提升魯棒性能,從而真正意義上的脫離人為干預,實現自主控制。
             
            ? 智能偏航校正控制系統
            利用采集到的機組出力(發電機功率)、風速和風向數據,采用散點擬合算法和函數求導的算法求解最高功率點對應的偏航誤差角度,進行機組出力與風向的匹配程度推演,進而確認偏航誤差校正角度及在線自動實現。
             
             
            ? 軟切出控制算法
            軟切出控制是在保證機組的載荷在設計包絡范圍內,在超出設計切出風速的風速段采用降轉速和限功率運行。某風電場機組應用軟切出策略的實際功率散點圖,通過軟切出的功率曲線和現場的風頻分布,評估年發電量提升近 1.15%。
             
             
            ? 大部件載荷疲勞損傷計算及動態功率調度
            風電場內機組設計采用的風資源參數通常是包絡住最為惡劣的機組,即存在多數機組風資源較為溫和的,其實際累計損傷較小,屬于健壯群體?,F場實際運行中,機組面臨的風資源與設計參數也會存在差異。
             
            明陽載荷實時測試系統可以有效監測每臺機組的大部件,如葉片,輪轂,塔架的壽命,從而更為智慧指導機組功率動態調整。
             
            對于健康狀態良好的機組,在確保機組可靠性和關鍵部件壽命安全的情況下,通過柔性功率動態控制實現壽命調度,充分挖掘其自身發電能力,保障風電場全生命周期的經濟效益最優。
             
             
            ? 健康度評估及亞健康運行模式
            利用大量的監測數據定義合理的健康指標,深入挖掘對多個相關變量參數進行綜合分析,并由此建立起各關鍵部件及風電機組整體健康度評估模型,實現風電機組在線健康度評估。
             
            通過系統關鍵子系統部件評估,建立相應監測內容及其健康度監測方法,將風電機組運行健康評判指標分為齒輪箱、發電機等 10 大類,并根據其自身特性,組成來確定監測部件,根據其運行的可達性制定相應的監測方法,進一步降低風電機組故障率,提高項目運行收益。
             
             
            ◆ 虛擬激光雷達區域化控制系統
            機艙式激光雷達產品,由于具備測量上風向前置風速、風向等功能,因此通過額定風速以上前饋控制以及偏航風向校正等功能的實現,達到降低并網發電模式下發電機轉速波動幅度、降低塔筒前后方向疲勞載荷以及重量、減少變槳執行機構動作、提升發電量等效果。
             
            采用虛擬激光雷達區域化控制系統,通過大幅度減少風電場激光雷達產品配置的數量,來降低激光雷達產品硬件投入成本;同時可訓練得出準確的虛擬激光雷達模型,實現各機組的提效、降載作用。
             
            虛擬激光雷達區域化控制系統應用主要體現在兩個方面:額定風速以下風機變速運行區間即最優增益控制段,以神經網絡訓練風速作為風速測量值,構建葉尖速比閉環控制回路。
             
             
            - 提升效果 -
             
            綜上所述,通過模型仿真驗算以及現場實驗對比效果,風電場采用場群控制、尾流控制、智能控制算法、虛擬激光雷達區域控制技術改造方案,可保證整場平均提效比例達4-5%。
             
             
             
             
             
             
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