独立变桨技术对兆瓦级风力发电机组电能质量影响的研究

The purpose of individual pitch control technology is to reduce tower shadow and wind sheer acting on the wind turbine generator(WTG). Power quality produced by WTG is the important factor which determined whether the WTG is allowed to cut in. The purpose of this project is to improve the individual pitch control method, look for the routine advancing the entire characteristics of Megawatt wind turbine, in order to obtain the maximum energy conversion efficiency, output steady electricity, and operate with the minimum load. .Content: megawatt wind turbine modeling, individual pitch control strategy, the influence of power quality using individual pitch controller, and the method to improving the characteristics of wind turbine..Innovation: .1 Build the wind model including the wind sheer, tower shadow, and turbulence intensity of wind, build the aerodynamics model of rotor blade applied to individual pitch control strategy. .2 Build the voltage flicker measurement model with accurate measurement result in low frequency band, which adapt to wind turbine..3 Form the optimum individual pitch control strategy, in order to guarantee the output and power quality, and reduce the mechanical load of wind turbine.

独立变桨技术旨在降低塔影效应和风剪切作用在风电机组上的不平衡载荷。风电机组输出的电能质量的好坏，是风电机组是否适合并网的直接因素。研究的目的：通过监测采用独立变桨控制技术的兆瓦级风电机组输出的电能质量，改进独立变桨控制方法，寻求改善兆瓦级风电机组综合性能的途径，使风力机获取最大的能量转换效率，输出稳定可靠的电能，机组运行在最小负荷的状态下。研究工作对完善风电系统的控制技术及理论也具有重要促进作用。.研究内容：大型风力发电机组建模，设计独立变桨控制策略，研究独立变桨控制对风电机组输出电能质量的影响及改善措施。.创新点：.1建立含风剪切、塔影效应和湍流的风速模型，建立适用于独立变桨控制的风轮气动模型。.2建立适用于风电机组的低频段测试精度较高的闪变检测模型。.3形成既保证风电机组发电量和电能质量，又能降低机组载荷的优化的独立变桨控制策略。

独立变桨技术旨在降低塔影效应和风剪切作用在风电机组上的不平衡载荷。风电机组输出的电能质量的好坏，是风电机组是否适合并网的直接因素。. 项目从四个方面从事研究工作：功率兼顾载荷平衡的独立变桨多目标控制研究；硬件实验平台测试；现场实验；风力发电机组谐波间谐波特性分析。完成了风力发电机组的桨距控制算法优化和装置研发，提出一种既考虑机组输出功率稳定又兼顾桨叶载荷抑制和平衡的多目标风电机组桨距控制策略。利用所建立的风力机组模型和载荷模型搭建仿真实验平台，与功率控制仿真对比验证，指出所提出多目标控制策略在保持机组输出功率恒定和削弱桨叶气动载荷方面的有效性和可行性。通过独立变桨实验台，完成了独立变桨控制算法的优化。. 通过监测采用独立变桨控制技术的风电机组输出的电能质量，改进独立变桨控制方法，寻求改善风电机组综合性能的途径，使风力机获取最大的能量转换效率，输出稳定可靠的电能，整机运行在最小负荷的状态下。研究工作对完善风电系统的控制技术及理论也具有重要促进作用。. 项目组获得2016年国家科技进步二等奖1项，2013年新疆维吾尔自治区科技进步一等奖1项，发表学术论文32篇，其中SCI收录3篇，EI收录1篇，核心期刊26篇。培养博士研究生2名，硕士研究生5名。