风力发电系统

为实现高比例新能源电力系统发电和消纳成本的计算，基于传统的风力发电平准化度电成本模型，首先构建了计及风电并网导致的辅助服务费用和风电低碳效益的系统平准化度电成本模型和考虑渗透率的风电装机容量变化关系模型，进而以风电的出力序列为纽带打通这2个模型，将满足渗透率要求的最小风电装机容量设为输入参数，量化风力发电的系统平准化度电成本，实现对不同渗透率场景下风电系统平准化度电成本测算。最后，通过算例分析，研究了4种典型渗透率场景下风力发电系统平准化度电成本的变化，并绘制了考虑不同渗透率的风电系统平准化度电成本变化曲线图。结果表明，调峰成本对风电渗透率变化最为敏感。所建模型可有效应用于不同渗透率场景下风力发电成本的计算，为区域风电并网的合理规划和成本管控提供支持。

在“双碳”背景下，风电作为零碳电力和新能源发电的主力军，在助力社会全面绿色低碳转型方面发挥了关键性作用。在保证发电稳定的前提下实现风能的最大化利用，提升风力发电系统发电量至为重要。文中针对永磁同步风力发电系统的最大功率跟踪（maximum power point tracking，MPPT）问题进行研究。首先建立了永磁同步风力发电系统的机理仿真模型，用两电平双PWM全功率换流器连接风力发电机与电网。然后基于以上模型，分别设计了整数阶PI控制器、分数阶PIλ控制器、模糊分数阶PIλ控制器以实现MPPT控制。最后对以上控制策略进行了仿真研究。结果表明，无论在阶跃风速还是随机风速下，模糊分数阶PIλ控制器相较于其他两种均具有更出色的MPPT性能与更强的鲁棒性。

在“双碳”背景下，风电作为零碳电力和新能源发电的主力军，在助力社会全面绿色低碳转型方面发挥了关键性作用。在保证发电稳定的前提下实现风能的最大化利用，提升风力发电系统发电量至为重要。文中针对永磁同步风力发电系统的最大功率跟踪（maximum power point tracking，MPPT）问题进行研究。首先建立了永磁同步风力发电系统的机理仿真模型，用两电平双PWM全功率换流器连接风力发电机与电网。然后基于以上模型，分别设计了整数阶PI控制器、分数阶PIλ控制器、模糊分数阶PIλ控制器以实现MPPT控制。最后对以上控制策略进行了仿真研究。结果表明，无论在阶跃风速还是随机风速下，模糊分数阶PIλ控制器相较于其他两种均具有更出色的MPPT性能与更强的鲁棒性。

本项目提出的一种适用于新能源微电网的智能故障诊断方法，采用先进的人工智能技术，同时具备实现微电网内部故障诊断功能和外部故障诊断功能，集成了风力发电系统的齿轮箱、滚动轴承、发电机、变流器等风力发电系统的故障诊断一体化功能，提高了微电网和新能源的运行控制技术和管理水平，降低系统运行故障率，实现智能运维和故障预警，为节能减排和环境改善具有较大的推动作用。若该技术在行业被全面推广，具有广阔的应用前景和经济社会效益。

平滑风力发电系统的输出功率波动对电网的稳定运行十分重要。基于PCH（端口受控哈密顿）的数学模型，研究D-PMSG（直驱式永磁同步发电机）风力发电系统转速跟踪与功率平滑的组合控制策略。针对功率平滑过程中风能捕获效率低的问题，提出将转子转速平滑控制与PCH无源控制相结合的组合控制策略，使得永磁同步发电机的转子转速能够快速跟踪参考转速，提高风能捕获效率，实现直流链路电压控制，在风机额定运行范围内有效地提供功率平滑支持。通过与最大功率点跟踪及其他平滑控制策略的对比仿真，验证了所提功率平滑策略的有效性与优越性。

为解决风电机组在风电功率平抑和故障穿越2方面的不足，针对基于混合储能的直驱风力发电系统，提出一种同时兼顾风电功率平抑和故障穿越的复合功率控制策略。一方面，提出具有功率误差反馈环的改进型二阶滤波功率分配方法，实时修正超级电容和蓄电池储能的功率响应指令，提高目标功率分配精度的同时改善跟踪控制效果，实现风电功率平抑的同时延长储能介质使用寿命；另一方面，提出网侧变流器（grid side convertor，GSC）和混合储能共同作用的复合功率控制策略，实时修正各控制量的功率响应指令并快速清除直流母线上的冗余功率，提高风电机组的故障穿越能力，使风电系统基本不受电网故障的影响。

近年来，电力电子变压器(power electronic transformer,PET)作为电网接口的风能转换系统，无需额外的无功补偿器便可有效地抑制由风能暂态特性引起的电压波动，引起了广泛关注。但采用传统的PET结构在电网发生故障时难以控制，当电网处于不平衡时会使得控制难度进一步增加，且难以保证系统的动态性能。因此，为提升系统动态性能，增强系统的故障穿越能力，文中提出一种基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)型PET的新型风能转换系统的结构与控制策略。首先，文中根据系统故障时的工作状态设计基于无源滑模控制的故障切换控制策略，采用具有斩波保护功能的子模块以及时疏解故障功率；其次，利用软件仿真和半实物仿真实验平台选取典型工况对系统进行详细的模拟研究；最后，将应用文中控制策略的新型风力发电系统与传统的风力发电系统进行对比实验，实验验证了采用文中控制策略的新型系统结构具有无功功率补偿、有效限制故障时子模块电压升高和改善电能质量等优点，且满足故障条件下电网运行的最新要求，具有优秀的故障穿越能力。

国产抗台风半潜浮动式海上风力发电系统成套装备“三峡引领号”为我国首台漂浮式海上风电试验样机，是目前国际上机位水深最浅、抗台风等级最高、所受风电机组载荷最大、设计难度最大的漂浮式海上风电平台。“三峡引领号”机位水深约30m，单机容量5.5MW，采用半潜式平台结构，于2021年12月正式并网发电，其成功并网运行使我国漂浮式海上风电技术成熟度从4级跃升至7级。“三峡引领号”的研发设计攻克了多项技术难点，取得了多项技术突破：突破了一体化设计壁垒，克服了浅水系泊系统设计技术难点，同时针对我国特有环境条件作了适应行优化，形成从科研、设计到施工的全方位成果。该技术形成相关专利14项、学术论文17篇，在编国标/行标3项。

YBM(P)35F/0.69kV高压/低压预装式变电站系列产品为我公司专门为风力发电设计开发的产品，它是将风力发电机组发出的0.69kV电压升高到35kV后，经35kV电缆线路向上输出电能。是风力发电系统的理想配套设备。其性能完全符合GB/T17467《高压/低压预装式变电站》，它是针对风力发电的特殊使用要求而开发出的一种新型预装式变电站，具有成套性强，便于安装，施工周期短、运行费用低、结构强度高、防腐性能强等优点，完全适用于自然条件比较恶劣的海滩、草原、荒漠等运行环境，性能完全满足风电场使用要求。