風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仿真平臺(tái)的建設(shè)

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仿真平臺(tái)的建設(shè)3.建設(shè)方案3.1 建設(shè)目標(biāo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仿真平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)如下：（1）構(gòu)建以風(fēng)電機(jī)組總體設(shè)計(jì)平臺(tái)為核心的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)貫穿風(fēng)電機(jī)組參數(shù)選擇、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)整個(gè)過(guò)程，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組性能分析、載荷計(jì)算、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析模塊。（2）建立風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)半物理仿真系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中控制器及相關(guān)的機(jī)械結(jié)構(gòu)為實(shí)物，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組其他部件以及風(fēng)場(chǎng)環(huán)境采用數(shù)學(xué)仿真代替。（3）建立適用于我國(guó)氣候和地形環(huán)境的風(fēng)資源評(píng)估仿真系統(tǒng)。（4）建立風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括風(fēng)能特性仿真、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仿真、風(fēng)電場(chǎng)仿真、風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)仿真的功能?；谏鲜龇抡嫦到y(tǒng)，結(jié)合

2、具體風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目，實(shí)施風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真，發(fā)展我國(guó)風(fēng)電行業(yè)仿真技術(shù)。3.2 建設(shè)內(nèi)容3.2.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng)（1）邏輯結(jié)構(gòu)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng)以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組總體設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)為核心，該軟件平臺(tái)以完成方案的總體設(shè)計(jì)為目標(biāo)，因此各項(xiàng)功能均圍繞設(shè)計(jì)對(duì)象展開(kāi)。系統(tǒng)內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示，具體含義如下： 設(shè)計(jì)對(duì)象、設(shè)計(jì)狀態(tài)與設(shè)計(jì)分析構(gòu)成一個(gè)三元關(guān)聯(lián)關(guān)系，設(shè)計(jì)分析針對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象每一個(gè)由設(shè)計(jì)狀態(tài)所確定的設(shè)計(jì)點(diǎn)進(jìn)行處理運(yùn)算； 設(shè)計(jì)分析所依賴的手段既包括各種商業(yè)軟件，也包括總體設(shè)計(jì)部門自主開(kāi)發(fā)或引進(jìn)的各種設(shè)計(jì)方法； 在設(shè)計(jì)對(duì)象各種設(shè)計(jì)狀態(tài)的設(shè)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合若干條件即可進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，通過(guò)開(kāi)發(fā)的專

3、用接口可連接已有的外部?jī)?yōu)化框架軟件方便的進(jìn)行各系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化； 智能化設(shè)計(jì)支持可以在需要的時(shí)候?yàn)樵O(shè)計(jì)人員提供備選的建議以供參考，輔助進(jìn)行風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)組總體方案設(shè)計(jì)工作以及決策。 圖43 軟件平臺(tái)系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)（2）系統(tǒng)框架軟件平臺(tái)的系統(tǒng)框架如圖所示。軟件平臺(tái)以底層數(shù)據(jù)庫(kù)和資料庫(kù)子系統(tǒng)為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，通過(guò)開(kāi)放式設(shè)計(jì)平臺(tái)框架將總體方案設(shè)計(jì)、性能分析、綜合優(yōu)化以及專家輔助支持等功能有機(jī)集成，形成統(tǒng)一的面向風(fēng)力發(fā)電機(jī)組總體方案的平臺(tái)。圖44 軟件平臺(tái)系統(tǒng)框架1 數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)作為方案總體設(shè)計(jì)的基本信息支持構(gòu)成了平臺(tái)的底層基礎(chǔ)，包括風(fēng)模型庫(kù)、翼型庫(kù)、風(fēng)電機(jī)組參數(shù)庫(kù)、風(fēng)電機(jī)組零部件庫(kù)、材料特性庫(kù)、風(fēng)電機(jī)組方案實(shí)

4、例庫(kù)以及由標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和手冊(cè)資料所構(gòu)成的知識(shí)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組方案設(shè)計(jì)提供所需的各種主要數(shù)據(jù)信息，并存儲(chǔ)設(shè)計(jì)方案實(shí)例。方案實(shí)例庫(kù)和知識(shí)庫(kù)也是專家輔助支持系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)支撐。作為數(shù)據(jù)支持的子系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中提供設(shè)計(jì)和分析所需要的各種數(shù)據(jù)模型和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)等。每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都由后臺(tái)服務(wù)器上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、相應(yīng)的客戶端程序和數(shù)據(jù)接口三部分組成。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)根據(jù)具體數(shù)據(jù)型式采用專用數(shù)據(jù)文件與商用數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合的方式；客戶端程序集成在平臺(tái)框架中，提供圖形化界面對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄進(jìn)行新建、編輯、刪除、設(shè)定圖片、指定幾何模型等操作；數(shù)據(jù)接口則是針對(duì)平臺(tái)中的相關(guān)功能模塊進(jìn)行有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)。2 開(kāi)放式設(shè)計(jì)平臺(tái)框架用于

5、總體設(shè)計(jì)中的分析工具類軟件數(shù)量多，難易程度各異，且很多時(shí)候由于各種因素，用戶無(wú)法將其所獨(dú)有的分析工具帶出起工作場(chǎng)所進(jìn)行集成，因此，平臺(tái)必須要具備面向分析的開(kāi)放性以適應(yīng)不斷增加的分析工具以及針對(duì)設(shè)計(jì)者現(xiàn)有資源配置情況進(jìn)行的平臺(tái)定制。另一方面，針對(duì)各專業(yè)的軟件工具層出不窮，平臺(tái)構(gòu)建之初就必須考慮對(duì)這些新軟件的兼容問(wèn)題，固定的軟件接口是不可行的?；诠δ荛_(kāi)放性、集成化的要求，系統(tǒng)的架構(gòu)與數(shù)據(jù)管理必須留出好的接口并提供有效的集成手段予以支持，采用靈活開(kāi)放的集成工具才能從根本上實(shí)現(xiàn)新工具的即插即用功能。開(kāi)放式集成模塊和數(shù)據(jù)任務(wù)流管理模塊構(gòu)成了開(kāi)放式設(shè)計(jì)平臺(tái)的基本框架。開(kāi)放性功能是當(dāng)前軟件發(fā)展的趨勢(shì)，提供

6、與設(shè)計(jì)相關(guān)的建模、分析、仿真和優(yōu)化等專業(yè)軟件的接口，使得軟件中可以盡可能利用現(xiàn)有軟件的功能來(lái)豐富完善自身系統(tǒng)功能。開(kāi)放式集成模塊提供方便的文件解析及參數(shù)變量綁定等接口編輯功能，方便用戶自行進(jìn)行相關(guān)功能軟件的集成工作。數(shù)據(jù)及任務(wù)流管理模塊控制了從總體方案參數(shù)選擇、建模、分析計(jì)算到分系統(tǒng)設(shè)計(jì)等整個(gè)總體設(shè)計(jì)過(guò)程中的數(shù)據(jù)管理和相關(guān)設(shè)計(jì)流程、任務(wù)管理。3 總體方案設(shè)計(jì)子系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)概念設(shè)計(jì)階段的方案、總體參數(shù)選擇和整個(gè)設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)建模及結(jié)果圖表顯示等。其中定參數(shù)模塊用于確定方案總體參數(shù)和各子系統(tǒng)參數(shù)，參數(shù)確定過(guò)程中提供知識(shí)庫(kù)的輔助支持，并將總體參數(shù)與費(fèi)用分析模塊建立關(guān)聯(lián)，通過(guò)成本費(fèi)用的實(shí)

7、時(shí)更新輔助總體參數(shù)決策。子系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)制定模塊則作為總體設(shè)計(jì)的輸出部分，在總體方案的模型和分析計(jì)算數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，為用戶提供撰寫(xiě)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)的工具。方案設(shè)計(jì)建模模塊則負(fù)責(zé)具體系統(tǒng)建模工作，包括外部環(huán)境建模、葉片建模、傳動(dòng)系統(tǒng)建模、發(fā)電機(jī)建模、控制系統(tǒng)建模、基座和塔架建模等，同時(shí)計(jì)算分析的結(jié)果圖表等也由該模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)。4 性能分析子系統(tǒng)性能分析子系統(tǒng)提供葉片氣動(dòng)力計(jì)算、載荷計(jì)算、性能計(jì)算、強(qiáng)度分析、穩(wěn)定性分析和成本分析等模塊，通過(guò)軟件平臺(tái)的開(kāi)放式集成模塊既可以集成用戶自己的分析計(jì)算程序，也可以通過(guò)接口集成各種商業(yè)化軟件進(jìn)行相關(guān)分析計(jì)算。由總體方案設(shè)計(jì)子系統(tǒng)提供幾何模型數(shù)據(jù)，而計(jì)算結(jié)果也通過(guò)圖表顯

8、示模塊來(lái)演示。5 綜合優(yōu)化子系統(tǒng)綜合優(yōu)化子系統(tǒng)通過(guò)集成現(xiàn)有的多學(xué)科優(yōu)化框架軟件獲取成熟的優(yōu)化策略和優(yōu)化方法，而對(duì)總體方案和各子系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)則由優(yōu)化設(shè)置模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化是一種解決大型復(fù)雜工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中耦合與權(quán)衡問(wèn)題，同時(shí)對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)的有效方法。在提供變量、約束、性能間交互作用和耦合信息的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)同時(shí)滿足各學(xué)科和系統(tǒng)約束的設(shè)計(jì)，具有對(duì)各種設(shè)計(jì)方案迅速進(jìn)行折衷分析的能力。多學(xué)科優(yōu)化利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集成各個(gè)學(xué)科的知識(shí)，應(yīng)用有效的設(shè)計(jì)優(yōu)化策略，組織和管理設(shè)計(jì)過(guò)程，充分利用學(xué)科子系統(tǒng)之間相互作用產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)，獲得系統(tǒng)的整體最優(yōu)解。綜合優(yōu)化系統(tǒng)提供了多種多學(xué)科優(yōu)化方法

9、，為各個(gè)設(shè)計(jì)階段不同的優(yōu)化目標(biāo)提供系統(tǒng)級(jí)的整體優(yōu)化工具，先進(jìn)優(yōu)化算法/策略及軟件方法的支持使設(shè)計(jì)人員可以利用設(shè)計(jì)平臺(tái)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行高效、高精度的優(yōu)化。綜合優(yōu)化系統(tǒng)通過(guò)良好的人機(jī)交流界面由用戶指定優(yōu)化目標(biāo)（多學(xué)科或者單學(xué)科）、優(yōu)化變量及設(shè)計(jì)約束（包括系統(tǒng)級(jí)變量與約束、學(xué)科級(jí)變量與約束等），采取用戶選用的優(yōu)化策略，啟動(dòng)優(yōu)化進(jìn)程。與平臺(tái)框架進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交互，并通過(guò)平臺(tái)框架調(diào)用優(yōu)化過(guò)程需要用到的各種分析模塊以獲取優(yōu)化所需的設(shè)計(jì)變量信息及狀態(tài)變量信息。6 專家輔助支持系統(tǒng)專家輔助支持系統(tǒng)包括智能化檢查模塊和知識(shí)檢索及輔助支持模塊。智能化檢查模塊通過(guò)對(duì)所選擇方案的總體參數(shù)與已有的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)，來(lái)檢

10、查總體設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性。而知識(shí)檢索及輔助支持模塊以知識(shí)庫(kù)為基礎(chǔ)，配合智能化檢查模塊利用已有的各種專業(yè)化知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)總體設(shè)計(jì)進(jìn)行輔助支持。（3）工作流程系統(tǒng)的主要工作流程如圖所示。圖45 系統(tǒng)的主要工作流程3.2.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)半物理仿真平臺(tái)風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)是目前我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)中最為薄弱的環(huán)節(jié)，也是目前唯一沒(méi)有實(shí)現(xiàn)批量國(guó)產(chǎn)化的部件，基本依賴進(jìn)口，主要來(lái)源于丹麥MITA和奧地利WINDTEC等公司。在未來(lái)的幾年內(nèi)，這種趨勢(shì)還難以改變。將仿真技術(shù)廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)測(cè)試、運(yùn)行分析等各個(gè)方面，將有助于加快我國(guó)風(fēng)力發(fā)電集注的發(fā)展步伐，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的技術(shù)差距。

11、風(fēng)電機(jī)組控制半物理仿真系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組模擬系統(tǒng)和包括軟/硬件或軟/硬件的處理器系統(tǒng)組成，其中處理器系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理傳感器輸入信號(hào)，并發(fā)出輸出信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)模擬系統(tǒng)的動(dòng)作。（1）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組模擬系統(tǒng)為控制對(duì)象風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的仿真模型，可模擬包括液壓驅(qū)動(dòng)或電動(dòng)變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制器、發(fā)電機(jī)接觸器、剎車裝置和偏航電機(jī)等動(dòng)作。該部分仿真技術(shù)主要有對(duì)風(fēng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)特性分析和動(dòng)態(tài)特性分析。通過(guò)穩(wěn)態(tài)特性分析可確定風(fēng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行曲線。通過(guò)動(dòng)態(tài)特性分析可確定風(fēng)機(jī)在額定和切出風(fēng)速下各關(guān)鍵部件的耦合頻率，如塔架一階、二階頻率和葉輪穿越頻率等。風(fēng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性分析對(duì)確立控制器設(shè)計(jì)起重要影響的動(dòng)態(tài)參數(shù)起關(guān)鍵性作

12、用，如變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)間常數(shù)、控制器時(shí)間步長(zhǎng)、電氣時(shí)間常數(shù)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速輸入延遲等參數(shù)。（2）處理器系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)或微型控制器和可靠性高的硬件安全鏈組成，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的各種控制功能；同時(shí)必須滿足當(dāng)嚴(yán)重故障發(fā)生時(shí)，能保障風(fēng)力機(jī)組處于安全的狀態(tài)下。處理器系統(tǒng)中的控制策略主要包括監(jiān)督控制和運(yùn)行控制策略兩部分。第一、監(jiān)督控制策略包括風(fēng)力機(jī)正常啟動(dòng)和因超速、過(guò)頻率，以及變槳和偏航系統(tǒng)故障等引起的停機(jī)邏輯。譬如，若電網(wǎng)連接失敗，發(fā)電機(jī)和功率變換子系統(tǒng)直接報(bào)告給控制器，將激活電網(wǎng)掉電停機(jī)程序。第二、運(yùn)行控制策略主要包括變速控制和變槳距控制兩部分。在低風(fēng)速下，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩，使風(fēng)機(jī)盡量取得最佳的風(fēng)能利用

13、系數(shù)；在高風(fēng)速下，采用變槳控制調(diào)節(jié)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，保持額定功率輸出。除考慮在大風(fēng)時(shí)功率調(diào)節(jié)和低風(fēng)速時(shí)最優(yōu)控制的控制目的外，在設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，還必須考慮控制系統(tǒng)動(dòng)作對(duì)機(jī)組載荷的影響，至少要保證不會(huì)因控制器的動(dòng)作而導(dǎo)致過(guò)載。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)明確把減小某些載荷考慮在內(nèi)。如塔架的振動(dòng)幅度對(duì)塔架的基本載荷產(chǎn)生主要影響，所以在運(yùn)行控制中，必須避免發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行在塔架共振頻率附近。在風(fēng)機(jī)監(jiān)督控制半物理仿真系統(tǒng)中，通過(guò)改變仿真風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)能參數(shù)或工作狀態(tài)，可測(cè)試在各種不同運(yùn)行方式下控制系統(tǒng)的動(dòng)作特性和工作效果，以及其對(duì)載荷的影響，尋找控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，改進(jìn)設(shè)計(jì)后修正仿真模型，并進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證，直到

14、控制系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)和運(yùn)行要求。3.2.3 風(fēng)資源評(píng)估仿真系統(tǒng)在風(fēng)資源評(píng)估方面，目前國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用上述的國(guó)外計(jì)算仿真軟件。這些風(fēng)資源評(píng)估軟件基本都是根據(jù)地形條件、地表粗糙度和測(cè)風(fēng)塔的數(shù)據(jù)，進(jìn)行風(fēng)資源的圖譜等分析，進(jìn)而進(jìn)行發(fā)電量的估算。在實(shí)際風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)的時(shí)候，對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)，一方面要考慮發(fā)電量最大，另一方面，還要考慮到湍流對(duì)風(fēng)電機(jī)組的疲勞載荷的影響，這在復(fù)雜地形中表現(xiàn)的特別突出，因此，最優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮是在盡可能降低湍流的影響下，提高風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量。但是，計(jì)算載荷需要用到專業(yè)的軟件，通常的商用風(fēng)資源評(píng)估軟件也無(wú)法提供載荷計(jì)算需要用的一些輸入數(shù)據(jù)。在這種前提條件之下，結(jié)合國(guó)外已經(jīng)有的風(fēng)資源評(píng)估軟

15、件，有必要開(kāi)發(fā)專門針對(duì)復(fù)雜地形，服務(wù)于載荷計(jì)算的風(fēng)資源仿真軟件。該仿真軟件主要包括風(fēng)況和載荷數(shù)據(jù)庫(kù)以及風(fēng)資源評(píng)估系統(tǒng)。（1）風(fēng)況和載荷數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)前風(fēng)機(jī)的主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為IEC61400-1，標(biāo)準(zhǔn)中通過(guò)風(fēng)機(jī)所適應(yīng)的外部風(fēng)況對(duì)風(fēng)機(jī)加以分類，并總結(jié)出風(fēng)況模型用于在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算風(fēng)機(jī)載荷。這些風(fēng)況可分為正常風(fēng)況和極限風(fēng)況，風(fēng)機(jī)載荷也相應(yīng)的被區(qū)分為極限載荷及疲勞載荷。1996年風(fēng)況數(shù)據(jù)庫(kù)在歐洲建立，其中囊括了幾十個(gè)國(guó)家長(zhǎng)達(dá)20多年的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，同時(shí)包括了一些和測(cè)風(fēng)同步測(cè)量的風(fēng)機(jī)載荷數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)成為了研究風(fēng)機(jī)強(qiáng)度等級(jí)和風(fēng)況極限變化規(guī)律的一個(gè)可靠的依據(jù)。通過(guò)積累長(zhǎng)期的歷史數(shù)據(jù)并不斷地加以擴(kuò)充和完善，該數(shù)據(jù)庫(kù)能夠

16、越來(lái)越清晰的反映出各地的風(fēng)況條件和特性。同時(shí)，IEC61400-1標(biāo)準(zhǔn)中使用的極限風(fēng)況模型也在不斷完善和修改，使之更符合實(shí)際，更廣泛地具代表性。中國(guó)地域廣闊，地形、氣候復(fù)雜多變，這造成了我國(guó)風(fēng)況的特殊性和復(fù)雜性。但是，國(guó)際風(fēng)況數(shù)據(jù)庫(kù)并沒(méi)有囊括任何來(lái)自于中國(guó)的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，很多氣象中的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)也沒(méi)有被很好的整合起來(lái)用于對(duì)風(fēng)機(jī)載荷影響的進(jìn)行分析，指導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)。因此，通過(guò)整理和搜集國(guó)內(nèi)的風(fēng)況和測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)，在此基礎(chǔ)上，研究IEC61400-1的各個(gè)風(fēng)況模型是否適合國(guó)內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域，探索東南沿海的臺(tái)風(fēng)風(fēng)況模型，為將來(lái)設(shè)計(jì)適合中國(guó)國(guó)情的風(fēng)電機(jī)組提供數(shù)據(jù)支持。最后，做出全國(guó)范圍內(nèi)1kmX1km分辨率的全

17、國(guó)風(fēng)資源分布圖，為未來(lái)風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃做參考。（2）風(fēng)資源評(píng)估系統(tǒng)風(fēng)資源評(píng)估系統(tǒng)包括風(fēng)資源評(píng)估模塊，風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化模塊和風(fēng)電場(chǎng)短期功率預(yù)模塊等。風(fēng)資源評(píng)估模塊將集成目前國(guó)外已有一些風(fēng)資源計(jì)算仿真軟件，另外，也給一些新的計(jì)算方法和模型如大渦模擬方法等提供兼容的接口。模塊通過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)資源數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，然后對(duì)平均風(fēng)速、湍流強(qiáng)度、風(fēng)功率密度、全年風(fēng)速日變化量和月變化量、風(fēng)速頻率分布、風(fēng)向玫瑰圖等基本的量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。然后結(jié)合地形條件、地表粗糙度和測(cè)風(fēng)塔的數(shù)據(jù)，進(jìn)行區(qū)域的風(fēng)資源分析。風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化模塊也將集成目前國(guó)外已有的一些風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件，利用風(fēng)資源分析數(shù)據(jù)和機(jī)組參數(shù)進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化。由于機(jī)組設(shè)

18、計(jì)時(shí)一般都是考慮標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)設(shè)計(jì)，安裝在特定場(chǎng)址時(shí)應(yīng)該針對(duì)特定場(chǎng)址進(jìn)行載荷計(jì)算，因此，該模塊將提供分析最大載荷的機(jī)組以及進(jìn)行特定載荷計(jì)算的輸入數(shù)據(jù)。風(fēng)電場(chǎng)短期功率預(yù)模塊主要是利用短期天氣預(yù)報(bào)的計(jì)算，對(duì)某一地區(qū)的風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行短期功率預(yù)測(cè)。短期天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)是該模塊的核心內(nèi)容。3.2.4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行仿真系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行仿真系統(tǒng)主要用于大規(guī)模風(fēng)電并入電網(wǎng)后風(fēng)電場(chǎng)與電力系統(tǒng)相互影響的仿真。以保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。通常電力系統(tǒng)可以采用數(shù)值仿真與物理模擬相結(jié)合的方法來(lái)研究，一般各種電力系統(tǒng)的仿真程序都可以用來(lái)進(jìn)行風(fēng)電并網(wǎng)的研究，主要的關(guān)鍵技術(shù)是如何在這些程序中建立好風(fēng)電機(jī)組與風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)仿

19、真研究風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響，研究風(fēng)電接后電網(wǎng)發(fā)生大擾動(dòng)故障情況下的電壓暫態(tài)穩(wěn)定性、同步發(fā)電機(jī)組的暫態(tài)穩(wěn)定性及系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性變化；研究風(fēng)電場(chǎng)參與與電網(wǎng)穩(wěn)定控制技術(shù)；研究電力系統(tǒng)接入大規(guī)模風(fēng)電后的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，容量可信度及區(qū)域電網(wǎng)接納的能力。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行仿真系統(tǒng)中要對(duì)風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的運(yùn)行控制進(jìn)行模擬，包括風(fēng)電發(fā)電量預(yù)測(cè)、控制與調(diào)度以及風(fēng)電與其他能源的協(xié)調(diào)控制等。3.3 建設(shè)投資風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仿真平臺(tái)建設(shè)總投資預(yù)計(jì)2600萬(wàn)元人民幣，其中：l 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)1500萬(wàn)元l 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)半物理仿真平臺(tái)500萬(wàn)元l 風(fēng)資源評(píng)估仿真平臺(tái)200萬(wàn)元l 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行仿真平臺(tái)400萬(wàn)元3.4 建設(shè)周期風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仿真平臺(tái)建設(shè)周期預(yù)計(jì)四年，其中：l 風(fēng)