2023風(fēng)力發(fā)電從全生命周期降低度電成本

風(fēng)力發(fā)電從全生命周期降低度電成本風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)研究方向風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)研究方向1JulyPAGE41JulyPAGE4風(fēng)能資源特性風(fēng)輪等效風(fēng)速計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)尾流數(shù)值模擬風(fēng)電場(chǎng)微觀選址風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化控制與運(yùn)行智能風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)風(fēng)電設(shè)備狀態(tài)診斷與健康管理風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)效能評(píng)價(jià)風(fēng)電場(chǎng)后評(píng)價(jià)新能源多能互補(bǔ)運(yùn)行新能源電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)技術(shù) 風(fēng)能資源特性風(fēng)輪等效風(fēng)速計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)尾流數(shù)值模擬風(fēng)電場(chǎng)微觀選址風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化控制與運(yùn)行智能風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)風(fēng)電設(shè)備狀態(tài)診斷與健康管理風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)效能評(píng)價(jià)風(fēng)電場(chǎng)后評(píng)價(jià)新能源多能互補(bǔ)運(yùn)行新能源電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電全生命周期度電成本最低！目錄目錄1JulyPAGE51JulyPAGE5風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維技術(shù)新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行風(fēng)能資源特性風(fēng)能資源特性1JulyPAGE1JulyPAGE6是風(fēng)電開發(fā)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。準(zhǔn)確、全面、精細(xì)的風(fēng)能資源評(píng)估與微觀選址，對(duì)風(fēng)電項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)營(yíng)效益的影響愈發(fā)顯著。大型風(fēng)電場(chǎng)群流場(chǎng)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用激光雷達(dá)開展大型風(fēng)電基地的流場(chǎng)測(cè)量，研究尾流效應(yīng)

復(fù)雜多變自然風(fēng)的湍流特性中長(zhǎng)期風(fēng)速平均值??中長(zhǎng)期風(fēng)速平均值????∑????,??白噪聲發(fā)生器????白噪聲發(fā)生器????白噪聲發(fā)生器????白噪聲發(fā)生器????

湍流計(jì)算過(guò)程圖大氣穩(wěn)定度影響下的自然風(fēng)特性m(zL)n(zz0)m(zL)]藍(lán)色表示不穩(wěn)定狀態(tài)黑色表示穩(wěn)定狀態(tài)

湍流風(fēng)速統(tǒng)計(jì)分布圖2015年至2016年不同穩(wěn)定度下風(fēng)切變指數(shù)風(fēng)電出力的時(shí)間分布特性風(fēng)電出力的時(shí)間分布特性1JulyPAGE1JulyPAGE7周期強(qiáng)度

Wa,bdbdaPIb,b,a,aWa,bdbda短期波動(dòng)性平均波動(dòng)幅值幅值最大波動(dòng)幅度波平均波動(dòng)幅值幅值最大波動(dòng)幅度風(fēng)風(fēng)

Wa,bdbda 動(dòng) 電偏移度偏移RPIbbaa偏移度偏移Wabdbda 力春 夏季 季秋 冬季 季

指爬坡標(biāo)爬坡出力波動(dòng)幅值

Pt=PtPt1 Pt=PtPt Pt1

時(shí)間平均爬坡幅度爬坡次數(shù)出力細(xì)節(jié)波動(dòng)特性平均爬坡幅度爬坡次數(shù)擬合，并計(jì)算其在不同置信度下的置信上限、置信下限與置信區(qū)間。四季風(fēng)電出力周期性圖

PmaxPmaxPmin風(fēng)電出力的空間分布特性風(fēng)電出力的空間分布特性1JulyPAGE81JulyPAGE8聚合性相關(guān)性及傳遞性a)10min b)30minc)1h d)4h風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)不同數(shù)量機(jī)組全年出力波動(dòng)情況

風(fēng)電場(chǎng)-風(fēng)電場(chǎng)群全年出力波動(dòng)情況

不同風(fēng)向下三臺(tái)風(fēng)電機(jī)組出力相關(guān)系數(shù)相關(guān)性1#&2#相關(guān)性1#&2#2#&3#1#&3#春季0.930.810.82夏季0.920.850.83秋季0.800.830.89冬季0.910.790.73出力聚合特性趨于穩(wěn)定。受自然風(fēng)時(shí)空耦合特性影響，導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)間出力的聚合特性弱于風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部。

3#機(jī)組風(fēng)電出力時(shí)間序列圖傳遞性衰減率（與出力最大值相比）1#傳遞性衰減率（與出力最大值相比）1#2#3#春季7.00%13.80%0夏季13.90%18.80%0秋季13.10%27.20%0冬季9.60%14.40%0風(fēng)輪等效風(fēng)速計(jì)算風(fēng)輪等效風(fēng)速計(jì)算1JulyPAGE91JulyPAGE9風(fēng)電機(jī)組呈現(xiàn)低風(fēng)速和大型化發(fā)展趨勢(shì)，風(fēng)速在風(fēng)輪掃掠平面內(nèi)空間變化明顯增加，輪轂高度風(fēng)速無(wú)法代表風(fēng)輪掃掠面內(nèi)的風(fēng)速效應(yīng)，準(zhǔn)確、科學(xué)、有效的風(fēng)輪等效風(fēng)速計(jì)算，對(duì)理論發(fā)電量計(jì)算精度的提高意義重大；現(xiàn)有方法需要多個(gè)高度的風(fēng)速、風(fēng)向值，且假設(shè)風(fēng)輪是靜止的。低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)特點(diǎn)風(fēng)資源特點(diǎn)高湍流大切變低風(fēng)功率密度低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組特點(diǎn)高塔筒變化明顯增加

基于等效功率的風(fēng)輪等效風(fēng)速計(jì)算方法風(fēng)切變和塔影效應(yīng)對(duì)風(fēng)輪掃掠面內(nèi)風(fēng)速的影響規(guī)律分析風(fēng)切變效應(yīng)影響 塔影效應(yīng)影響 風(fēng)切變和塔影效應(yīng)影響計(jì)及風(fēng)切變和塔影效應(yīng)的風(fēng)輪等效風(fēng)速計(jì)算模型風(fēng)輪等效風(fēng)速隨葉片方位角變化 風(fēng)輪等效風(fēng)速隨風(fēng)切變系數(shù)變化 風(fēng)輪等效風(fēng)速隨輪轂高度風(fēng)速變化風(fēng)電場(chǎng)流場(chǎng)模擬技術(shù)風(fēng)電場(chǎng)流場(chǎng)模擬技術(shù)1JulyPAGE101JulyPAGE10準(zhǔn)確的風(fēng)電場(chǎng)流場(chǎng)模擬是風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵基礎(chǔ)，尤其在復(fù)雜地形條件下，精度和計(jì)算效率更難以兩全，嚴(yán)重限制了工程應(yīng)用效果。風(fēng)電機(jī)組群的尾流干涉機(jī)理尚不清晰，而商業(yè)軟件中更尚未能考慮此效應(yīng)的影響。風(fēng)電場(chǎng)流場(chǎng)CFD模擬技術(shù)和預(yù)計(jì)算方法基于工程嵌套的風(fēng)電場(chǎng)流場(chǎng)模擬技術(shù)大氣穩(wěn)定度、尾流模型、湍流模型對(duì)發(fā)電量計(jì)算精度的影響規(guī)律風(fēng)電機(jī)組尾流干涉研究改進(jìn)了現(xiàn)有半經(jīng)驗(yàn)尾流模型，實(shí)現(xiàn)了尾流的高效準(zhǔn)確計(jì)算風(fēng)電機(jī)組群尾流非定常精細(xì)化數(shù)值模擬不穩(wěn)定

穩(wěn)定 中性

自由尾流不同大氣穩(wěn)定度下的風(fēng)電場(chǎng)流場(chǎng)分布 水平方向加密區(qū)域網(wǎng)格 尾流干涉基于CFD預(yù)計(jì)算的風(fēng)電場(chǎng)微觀選址優(yōu)化基于CFD預(yù)計(jì)算的風(fēng)電場(chǎng)微觀選址優(yōu)化1JulyPAGE1JulyPAGE11在風(fēng)電場(chǎng)微觀選址優(yōu)化中需要對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的機(jī)組尾流場(chǎng)在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行高達(dá)上萬(wàn)次的模擬，所使用的尾流模擬方法不僅要能保證一定的計(jì)算精度，運(yùn)算效率也必須滿足工程要求。 CFD預(yù)計(jì)算模型 CFD離散方式：二進(jìn)制

costN21e0.00174N2模型：致動(dòng)盤風(fēng)輪建模：動(dòng)量源項(xiàng)二維化分布率k-ε湍流模型+湍流耗散率源項(xiàng)插值方法：分段三次Hermite插值選取原則：均勻性、邊緣性

計(jì)算域示意圖計(jì)算域內(nèi)網(wǎng)格

t33 螢火蟲算法優(yōu)化變量：機(jī)組排布方案+機(jī)組臺(tái)數(shù)優(yōu)化目標(biāo)：?jiǎn)挝磺叱杀咀畹妥冿L(fēng)向變風(fēng)速Grady結(jié)果校核Grady布機(jī)方案本文計(jì)算結(jié)果變風(fēng)向變風(fēng)速Grady結(jié)果校核Grady布機(jī)方案本文計(jì)算結(jié)果本文布機(jī)方案機(jī)組總數(shù)3945風(fēng)電場(chǎng)總出力(kW)1865021703目標(biāo)函數(shù)(W-1)1.44351.4027技術(shù)路線度分布技術(shù)路線風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究成果風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究成果1JulyPAGE121JulyPAGE12風(fēng)能資源特性研究成果：碩士研究成果：碩士學(xué)位論文8篇；SCI、EI論文6篇；發(fā)明專利4項(xiàng)；開發(fā)軟件系統(tǒng)2套。主要依托項(xiàng)目①2018年政府間國(guó)際科技創(chuàng)新合作重點(diǎn)專項(xiàng)“蒙古國(guó)南戈壁區(qū)域風(fēng)能資源時(shí)空特性及中蒙風(fēng)電合作開發(fā)場(chǎng)景研究”(項(xiàng)目編號(hào):2017YFE0109000)風(fēng)電場(chǎng)流場(chǎng)模擬技術(shù)研究成果：研究成果：學(xué)位論文5篇；論文15篇，其中SCI、EI論文11篇；發(fā)明專利3項(xiàng)。主要依托項(xiàng)目①國(guó)家自然基金項(xiàng)目“風(fēng)電機(jī)組尾流干涉機(jī)理研究”②國(guó)家自然科學(xué)基金“大氣穩(wěn)定度對(duì)風(fēng)力機(jī)尾流演化的影響規(guī)律研究”③國(guó)家電網(wǎng)科技項(xiàng)目“大型風(fēng)電基地尾流效應(yīng)研究”④獲2017年度電力建設(shè)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)2等獎(jiǎng)目錄目錄1JulyPAGE131JulyPAGE13風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維技術(shù)新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化控制技術(shù)風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化控制技術(shù)1JulyPAGE1JulyPAGE14大型風(fēng)電場(chǎng)尾流效應(yīng)明顯，嚴(yán)重影響發(fā)電量，降低了風(fēng)電場(chǎng)收益。限電條件下風(fēng)電機(jī)組壽命，造成維護(hù)成本增加。提高風(fēng)電場(chǎng)輸出功率為目標(biāo)的風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化控制技術(shù)風(fēng)電場(chǎng)尾流分布快速計(jì)算方法適用于大型風(fēng)電場(chǎng)的多智能體優(yōu)化控制方法

風(fēng)電場(chǎng)延壽、降低運(yùn)維成本為目標(biāo)的風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化控制技術(shù)風(fēng)電機(jī)組機(jī)械損傷量計(jì)算方法限電條件下，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)械損傷量最小的風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組組合優(yōu)化模型優(yōu)化后風(fēng)電場(chǎng)整體輸出功率提高了6.8%研究成果：學(xué)位論文8篇（其中博士論文2篇）；論文17篇，其中SCI、EI論文12篇；發(fā)明專利2項(xiàng)。主要依托項(xiàng)目：①國(guó)家高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃（863）項(xiàng)目“風(fēng)電場(chǎng).光伏電站集群控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用”②企業(yè)委托項(xiàng)目“風(fēng)電場(chǎng)智能控制系統(tǒng)研發(fā)”智能風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)智能風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)1JulyPAGE151JulyPAGE15風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)精度考核，關(guān)系到風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)精度考核，關(guān)系到風(fēng)電場(chǎng)的，迫在眉睫。系統(tǒng)功能多點(diǎn)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)融合與精度提升多時(shí)空尺度預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)結(jié)果不確定性分析模型遠(yuǎn)程自適應(yīng)更新爬坡預(yù)測(cè)風(fēng)場(chǎng)景自動(dòng)識(shí)別模型豐富，預(yù)測(cè)精度高12種統(tǒng)計(jì)模型中長(zhǎng)期、短期、超短期深度學(xué)習(xí)物理模型CFD流場(chǎng)預(yù)計(jì)算模型組合模型系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)適應(yīng)性強(qiáng)適用于大型風(fēng)電場(chǎng)以及區(qū)域風(fēng)電基地適用于已建成的風(fēng)電場(chǎng)及新建風(fēng)電場(chǎng)適用于不同地形的風(fēng)電場(chǎng)適用于陸上及海上風(fēng)電場(chǎng)可靠的預(yù)測(cè)區(qū)間5種概率預(yù)測(cè)模型蒙特卡羅方法 ?相關(guān)向量機(jī)分位數(shù)回歸方法 ?云模型獨(dú)立分量法提供任意置信水平下的預(yù)測(cè)結(jié)果不確定性分析研究成果：學(xué)位論文12篇（其中博士論文4篇）；論文62篇，其中SCI、EI論文51篇；發(fā)明專利11項(xiàng)；系統(tǒng)開發(fā)1項(xiàng)。主要依托項(xiàng)目：①國(guó)家863計(jì)劃“風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)方法研究及系統(tǒng)開發(fā)”②國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于CFD數(shù)值模擬數(shù)據(jù)庫(kù)的風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)物理方法研究”③國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“風(fēng)電功率預(yù)測(cè)多尺度不確定性對(duì)電力調(diào)度成本的影響機(jī)理”風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)1JulyPAGE161JulyPAGE16風(fēng)電場(chǎng)多點(diǎn)位數(shù)值天氣預(yù)報(bào)修正問(wèn)題不同風(fēng)向下的風(fēng)速波動(dòng)模式不同數(shù)值天氣預(yù)報(bào)波動(dòng)模式單一恢復(fù)地形、粗糙度等微尺度作用模型多輸入多輸出的深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多種輸入數(shù)據(jù)特征多源數(shù)值天氣預(yù)報(bào)結(jié)果風(fēng)電機(jī)組故障診斷與健康管理技術(shù)風(fēng)電機(jī)組故障診斷與健康管理技術(shù)1JulyPAGE171JulyPAGE17故障診斷與健康管理是保障風(fēng)力發(fā)電設(shè)備安全性和可靠性的關(guān)鍵技術(shù)，有助于提高新能源電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性為時(shí)變載荷條件下風(fēng)電機(jī)組齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷和預(yù)測(cè)提供依據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量矩陣J 2 阻尼矩陣C Jt2CtK故障激勵(lì)響應(yīng)剛度矩陣K TtkT 故障故障激勵(lì)矩陣T k 故障動(dòng)力模型為全壽命周期健康管理奠定理論基礎(chǔ)為構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障診斷模型提供了新思路17風(fēng)電機(jī)組故障診斷與健康管理技術(shù)風(fēng)電機(jī)組故障診斷與健康管理技術(shù)發(fā)表學(xué)術(shù)論文17篇，其中SCI、EI收錄6篇，授權(quán)發(fā)明專利1項(xiàng)，實(shí)用新型專利4項(xiàng)論文《基于粒子群優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)電機(jī)組齒輪箱故障診斷方法》榮獲2016年度中國(guó)百篇最具影響力學(xué)術(shù)論文研發(fā)風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)檢修和健康管理系統(tǒng)，并獲得廣泛應(yīng)用研究成果榮獲2018年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)（第四完成人）1July

18——風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（LaboratoryonWindFarmTechnologies）—— 18風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)效能評(píng)價(jià)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)效能評(píng)價(jià)1JulyPAGE191JulyPAGE19針對(duì)不同型號(hào)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行性能以及不同風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)水平進(jìn)行對(duì)標(biāo)，指出改進(jìn)方向，提高存量風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量和收益關(guān)鍵手段。風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行大數(shù)據(jù)治理技術(shù)數(shù)據(jù)的回歸插補(bǔ)、插值插補(bǔ)、最近距離插補(bǔ)方法風(fēng)電機(jī)組理論發(fā)電量計(jì)算方法風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)識(shí)別方法基于機(jī)艙風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組理論發(fā)電量計(jì)算方法風(fēng)電場(chǎng)效能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系損失電量歸因與統(tǒng)計(jì)研究成果：學(xué)位論文1篇；論文3篇；發(fā)明專利2項(xiàng)。主要依托項(xiàng)目：①企業(yè)委托項(xiàng)目“中電投集團(tuán)運(yùn)營(yíng)風(fēng)電場(chǎng)后評(píng)價(jià)研究”②企業(yè)委托項(xiàng)目“風(fēng)電、光伏項(xiàng)目工程投資和運(yùn)行成本數(shù)據(jù)體系建設(shè)及分析”目錄目錄1JulyPAGE201JulyPAGE20風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維技術(shù)新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行新能源多能互補(bǔ)優(yōu)化技術(shù)新能源多能互補(bǔ)優(yōu)化技術(shù)1JulyPAGE211JulyPAGE21要作用日益明顯。風(fēng)、光資源及出力的互補(bǔ)特性研究典型天氣條件研究風(fēng)、光聯(lián)合出力模型儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行特性研究不同運(yùn)行場(chǎng)景下多能互補(bǔ)聯(lián)合運(yùn)行調(diào)度模型研究成果：學(xué)位論文4篇；論文3篇；發(fā)明專利2項(xiàng)。

多云天氣下風(fēng)光典型出力曲線（互補(bǔ)指數(shù)0.83） 多能互補(bǔ)運(yùn)行結(jié)果主要依托項(xiàng)目：①國(guó)家自然科學(xué)基金雅礱江重點(diǎn)項(xiàng)目：雅礱江流域風(fēng)光水多能互補(bǔ)運(yùn)行的優(yōu)化調(diào)度方式研究②國(guó)家自然科學(xué)基金雅礱江培育項(xiàng)目：流域風(fēng)光水多能互補(bǔ)運(yùn)行中風(fēng)光出力不確定性研究③國(guó)家科技部重大專項(xiàng)“高比例可再生能源并網(wǎng)的電力系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行基礎(chǔ)理論”新能源電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度新能源電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度1JulyPAGE221JulyPAGE22 隨著風(fēng)電并網(wǎng)電量的增加，系統(tǒng)燃料成本必然降低，但由于新能源隨機(jī)性及功率預(yù)測(cè)誤差，電力系統(tǒng)面臨更大的不確定性，需要增加旋轉(zhuǎn)備用容量，增加了調(diào)度成本。 如何，權(quán)衡增加風(fēng)電并網(wǎng)的收益與其引入風(fēng)險(xiǎn)，平衡燃料成本和風(fēng)電“風(fēng)電不確定性成本”建模定義（WPFUC）電力系統(tǒng)用于平衡風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)不確定性造成的風(fēng)電發(fā)電量不足或盈余情況時(shí)所支付的額外費(fèi)用，即風(fēng)電在平衡市場(chǎng)機(jī)制下給電力系統(tǒng)加重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

風(fēng)電不確定性成本=平衡風(fēng)電預(yù)測(cè)誤差所需費(fèi)用*預(yù)測(cè)誤差出現(xiàn)概率=預(yù)測(cè)誤差*電能平衡價(jià)