关键词： 生命周期评价   风力发电机   环境影响   温室气体   绿色设计  

摘要： 风力发电作为清洁能源在我国发展迅速,风力发电机的数量也随之增长。虽然风力发电的过程对环境影响小,但是风力发电机在其生命周期中会对环境造成影响,因此有必要对风力发电机进行系统的生命周期评价。分析评价结果,可以明确环境影响的原因,并为风力发电机的绿色设计提供建议。以大型水平轴风力发电机为研究对象,根据其主要零部件的材料和制造工艺,建立了面向生命周期评价的零部件特征模型,以此来整合风力发电机零部件材料和工艺数据。对风力发电机生命周期的材料与生产制造阶段、安装阶段、使用与维护阶段、拆卸阶段、废弃与循环处理阶段和运输阶段进行分析,通过文献调研与合理假设,建立了风力发电机生命周期清单数据收集流程。以2MW双馈异步风力发电机为研究对象,使用生命周期评价方法,对其环境影响进行了评价,结果表明材料和生产制造阶段环境影响最大;风力发电机对环境影响突出的指标有不可再生能源消耗、全球气候变暖和空气中无机粉尘;在各零部件类别中,齿轮箱钢材料零件对环境影响最大。综合考虑地点、工作环境和功率因素,选择了三台有代表性的风力发电机。对三台风力发电机的生命周期温室气体排放进行核算,得到其生产功能单位电力对应二氧化碳当量排放指标以及温室气体回收时间指标结果。对其零部件、材料和生命周期各阶段进行分析,结果表明,造成两台陆上风力发电机排放结果差异的原因是其所在省份风电平均利用小时数不同,海上和陆上风力发电机的差异对结果起决定性作用;回收金属材料和叶片的复合材料,可以给陆上和海上风力发电机提供可观的温室气体减排。

关键词： 风力发电  

ISBN: (纸本)9787519858988

摘要： 本书主要分为综合介绍、技术交流和经验共享三部分, 具体内容涉及风力发电与新能源重大工程的最新进展、重要会议、重大事件、重要信息汇总; 风力发电与新能源领域领导, 电力院士、专家及风力发电与新能源建设、技术的观点与看法; 风力发电与新能源规划方面重大科技攻关进展等。

关键词： 永磁直驱发电机   场站级   RTDS   聚合模型   低电压穿越  

摘要： 本文以永磁直驱式风机组成的风电场为研究对象,使用实时数字仿真系统（RTDS）建立永磁直驱风电机组的电磁暂态模型,其中网测变流器采用电压外环电流内环,有功无功解耦的控制策略,使用双二阶广义积分器锁频环（DSOGIFLL）采集并网点电压,通过正弦脉宽调制（SPWM）信号控制逆变电路;按照功率等效原则建立了用于电磁暂态分析的永磁直驱风电场等值模型,并使用小规模详细模型（含4台2 MW风机）进行了仿真分析与验证。根据研究需要将风电场分为远端和近端两个机群,通过两条集电线接入35k V母线,按照同一条馈线上同类型机组倍乘,集电线路聚合前后损耗不变的原则进行等值,建立大型风电场聚合模型。进而从不同的故障位置、故障类型、风速和远端集电线路长度展开了仿真分析,找出汇集线路长度与风机电压跌落、无功电流之间的关系,对风电场站级低电压穿越适应性进行了分析,提出即使公共并网点（PCC）的电压降至0.2p.u.,无论风电场的配置如何,无论使用何种无功补偿装置,风电机组特别是远端机群的端电压下降幅度都低于PCC点,其无功电流并没有发挥出最大出力。因而得出风电场的场站级低电压穿越能力被低估的结论,建议分析新能源高渗透率的电网时,需要对风电场的低穿能力进行更为详细的考量。

关键词： 海上风力发电机组   桩基础   疲劳损伤   风速场   旋转采样  

摘要： 基于多体动力学-有限元一体化分析模型,对海上风力发电机组支撑结构的疲劳损伤进行数值模拟分析.为了考虑桨叶旋转采样效应,提出一种基于三维波数-频率联合谱的时-空直接转换法.该方法无需进行风速场的空间离散与插值,能精确给出旋转桨叶任一单元在任意时刻经历的风速、给出旋转采样风速谱的显式表达,揭示由旋转采样效应导致的风速在频域内发生能量重分布的机制.在此基础上,采用该方法对风-浪共同作用下的单桩式大型海上风力发电机组支撑结构的疲劳损伤与疲劳寿命进行分析,并重点对是否考虑桨叶旋转采样效应对支撑结构疲劳损伤的影响进行对比研究.结果表明,桨叶旋转采样效应使得风力发电机组支撑结构的疲劳损伤显著增加,疲劳寿命明显减小.

关键词： 长短时记忆网络   风力发电机   故障预判  

摘要： 随着现代工业的发展,世界各国对于能源的开发和利用使得全球面临着严峻的能源问题和环境问题。作为应对,各国对于新型清洁能源的发展情况逐渐关注起来,而风能作为新型能源中使用增速最快的类型之一,大幅增长的装机量使得整个行业不得不面对亟需解决的机组故障预判问题。及时发现风机故障的发展态势并进行维护,可以降低机组设备的故障率和事故率,同时也可以有效减少维修成本以及停机损失。本课题从对风力发电机运行数据学习入手,实现对于风机叶片开裂故障的预测,具体研究方案为:将SCADA原始数据进行预处理,清洗缺失值、异常值等,同时通过随机森林算法对数据进行特征选择,以解决数据集维度较高、数据规模较大的问题。对于训练网络,通过对性能表现良好的LSTM网络进行改进优化,将单层LSTM网络扩展至三层,以提高网络对时序数据的学习能力,同时给网络损失函数引入一个新参数,使模型能够对于分类结果较差的样本进行有针对性地学习从而更新网络参数,最终提高网络的整体分类性能。实验结果表明,基于LSTM网络的风力发电机叶片运行状况评估模型具有可行性和有效性,相比于改进之前的模型,在分类性能评估指标F1-score上,从0.70859到0.75382,提升了 6.38%,同时,损失值下降了 0.067,减小了 30.7%。尽管网络训练时间有所增加,但相比于分类效果的提升,时间成本上的增加仍然在可以接受的范围内。这些结果也说明本课题方案具有一定的价值。

关键词： 风电机组叶片   声学检测   排水孔异音   特征提取   分类识别  

摘要： 叶片是大型风力发电机组获取风能的关键部件。由于长期运行在严酷的自然环境中,极易造成主梁、表面蒙皮和黏结材料的开裂脱落等故障,造成重大经济损失甚至人员伤亡,对其进行故障在线检测极为重要。相比于声发射、振动、光栅光纤等接触式叶片故障检测方法,将传感器布放于塔筒底部的非接触式声学检测方法具有传感器安装灵活、维护方便等优势。然而实际应用中,叶片排水孔运动随机产生的异音对叶片故障识别造成严重干扰。为此,本文研究提出一种大型风力发电机组叶片排水孔异音识别方法,具体内容及成果如下:(1)研究排水孔异音的主要特性和形成机理。结合排水孔结构特点,探究了排水孔异音成因及复杂工况下异音变化特性;基于叶片几何尺寸与传声器实际位置关系,建立旋转叶片与接收传声器间简化运动模型,据此分析异音频率的时变规律;结合多普勒效应对变速运动排水孔产生的异音实际接收频率进行推导,仿真验证了结论的正确性。(2)针对复杂背景噪声下排水孔异音事件定位问题,研究给出一种基于多频带谱减法的异音事件自适应定位方法。探究复杂背景噪声与目标信号的频谱分布特性,设计基于频谱重心的准周期性指标,对采集连续信号中可能存在排水孔异音的叶片运行声信号进行端点标定;融合实时估计信噪比与多频带策略,自适应更新子带过减因子,建立改进谱减法去除混合信号中强烈干扰。基于实测数据仿真验证了该方法的有效性。(3)针对叶片排水孔异音具有随机性和多样性的问题,提出一种相关经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)与形态学滤波相结合的排水孔异音声纹特征提取方法。采用EMD自适应分解排水孔异音信号,结合本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)与原信号间相关性分析构建筛选准则,考虑到异音的频带扩展效应,设计基于相关系数的调控标准重构目标IMF,同时引入形态学滤波优化排水孔异音时频脊线细节,建立基于支持向量机的异音识别模型对排水孔异音事件进行识别。仿真结果表明:该方法能够有效表征和识别排水孔异音事件。(4)针对人工提取特征存在较强的主观性和不完备性问题,提出一种基于卷积神经网络的排水孔异音事件识别方法。融合非正卷积核组结构延展网络深度,提高网络的非线性变换和特征提取能力;引入权重系数指标优化交叉熵损失函数,加强对数量相对较少样本的拟合程度;通过添加批归一化层稳定层间数据分布,提高网络的训练效率。实验结果表明:采用优化的卷积神经网络模型具有更高的排水孔异音事件识别准确率和更快的收敛速度。

关键词： 采购管理   长协采购   供应链管理   优化  

摘要： 随着世界对减少碳排放、保护环境的持续关注,各国政府均不断出台了鼓励支持新能源发展的政策,目前新能源发电已逐步开始替代燃煤发电,特别是风力发电。风力发电是我国新能源发电的主要方式之一,并且风力发电也是清洁能源中继水力发电之后,发展较为成熟的发电模式。随着经济发展,为推动市场竞争,促进高质量发展,政府相应补贴政策不断更新,从而导致电价下跌,风力发电因电价不断下跌以及政府补贴难以收回,导致收益持续下降,大量非国有风力发电企业面临破产或者被国有企业吸收合并,大量风力发电企业已经开始为应对收益下降而对成本进行精细控制。因为成本控制,多点多面创造增加间接收益的需要,供应链思想不断发展,采购是企业供应链中的重要环节,采购成本节约产生的杠杆效应对企业利润的贡献是成倍增长的,因此采购管理将是风力发电企业在未来市场竞争中的核心优势之一。本文以LY风力发电集团为研究对象,通过供应链的管理理论、采购管理理论为切入点,通过对集中采购和长协采购实践的研究分析总结,将LY集团的长协采购管理通过现状分析、访谈研究,通过结合供应链相关的理论方法和优秀实践,借助ABC帕累托分类方法、供应链思想下的品类管理机会分析方法、整合供应链需求计划和预测的需求预测步骤等供应链管理思想,针对集团长协采购的体系不健全、策略不精细、管理流程不科学、信息化使用不全面和供应商管理薄弱五个方面问题,提出了长协采购管理的优化建议。最后,对公司长协采购的整个体系的优化建议提出了针对性的组织、人力和信息系统的保障措施,这对实现优化LY集团公司长协采购模式,降低企业综合成本的,实现企业供应链优化的目的具有重要现实意义,同时对风力发电行业企业提高采购管理具有一定参考作用。

关键词： 风力发电   生产现场管理   行业竞争力   精益管理  

摘要： 随着风电抢装潮落下帷幕,风力发电叶片制造行业在当前形势下暴露出了诸多问题。例如人才流失严重、大设备迭代速度慢、物料成本控制不佳、现场管理松散、效率低下等。各种问题严重制约了风力发电叶片制造行业的发展,企业想要提升在行业内的综合竞争能力,就要从根本上解决这些问题,加大研发与设备投入,通过科学的管理实现人员、技术、设备的有效结合,通过科学的管理提高产品质量和客户满意度。生产现场管理在制造业生产经营中起着重要作用,同时企业的生产现场管理水平可以体现出企业整体管理水平的高低。生产现场管理是企业经营管理的重要环节,也是基本保障。本文以艾尔姆公司为研究对象,以现场管理理论为研究基础,以调研和访谈为主要研究方法,对艾尔姆公司生产车间现场管理情况展开研究。艾尔姆公司经过多年的行业积累,已经成为风力发电叶片行业的翘楚,但是随着行业形势的走低,高利润粗旷经营的弊端已经逐渐显现。缺少细节管理,对人员管理、设备管理、原材料管理、生产方法管理和厂房环境等管理也多存在不足之处。本文运用精益管理理论、6S管理法等与企业的生产实践相互结合,探索现阶段艾尔姆公司在生产现场管理中遇到的诸多问题,对各种问题进行分析,设计改善方案并确保改进方案的顺利实施。通过本文的研究,完善艾尔姆公司现场管理制度,改善公司的企业管理,对艾尔姆在激烈的行业竞争中稳步发展有重要的指导性意义。

关键词： 永磁同步风力发电机   输入饱和   镇定控制   鲁棒控制   滑模抗饱和控制   PCH控制   协调控制   最大功率跟踪  

摘要： 永磁同步风力发电机(Permanent Magnet Sychronous Generator,PMSG)作为永磁直驱风力发电系统的核心组成部分,其运行状况的好坏将直接影响到系统的安全稳定运行以及最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)的进程。考虑到永磁同步风力发电机经常工作在复杂多变的条件下,其不可避免的会遇到输入饱和与外部干扰问题。为解决上述问题,本文以具有强耦合、大转动惯量特征的永磁同步风力发电机为研究对象,通过对PMSG系统进行调速、饱和约束下镇定、饱和补偿以及干扰抑制等控制算法的研究,提高PMSG对风电系统最佳转速(期望转速)的跟踪性能以及抗饱和、抗干扰能力,以保证风电系统进行最大功率跟踪过程的安全稳定运行。最后,通过仿真实验对所提控制算法进行验证。具体研究内容如下:1.饱和约束下永磁同步风力发电机的端口受控哈密顿(Port Controlled Hamiltonian,PCH)控制。针对存在输入饱和约束与外部干扰的PMSG系统,首先,在只考虑饱和约束的情况下,提出了一种基于能量平衡形式的PMSG系统的能量整形镇定控制器,实现了对饱和约束下PMSG系统的镇定控制以及期望转速跟踪控制,克服了饱和约束下系统的能量整形障碍问题。然后考虑系统同时存在输入饱和及外部干扰的情况下,在上述镇定控制器设计的基础上充分利用干扰抑制控制方法,设计了一种PMSG系统的鲁棒控制器,使PMSG系统在饱和约束和外部信号干扰下快速跟踪期望工作点并稳定运行。最后,通过仿真实验,验证了上述两种控制器的运行效果。2.输入饱和下永磁同步风力发电机的协调控制。针对PMSG在最大功率跟踪过程中出现的输入饱和约束问题以及单一控制器无法很好的实现对其转速优化问题,本文提出了一种基于滑模抗饱和控制与PCH控制的协调控制策略。滑模抗饱和控制解决了PMSG系统的输入饱和约束问题,并提高了系统的响应速度。PCH控制提高了系统的稳定性和跟踪的准确性。协调控制策略的协调函数是基于双曲正切函数设计的,通过该协调函数可将滑模抗饱和控制与PCH控制联系在一起,共同实现对PMSG系统的控制。仿真结果表明,该协调控制策略既能实现对PMSG期望转速的跟踪控制,又能解决发电机运行过程中出现的输入饱和问题。

关键词： 海上风力发电机   SL5000  

摘要： 在人类目前开发利用的清洁能源中,风能是在可知范围内对环境影响最小的绿色能源之一。为利用风能,人们制造了各种各样的工具、器械,SL5000海上风力发电机就是其中的杰出代表。SL5000是世界上最大型的海上风力发电机,堪称海上巨无霸。它的机舱上可以起降直升机,叶片直径128米,风轮高度超过40层楼,把它制造出来就称得上是一个奇迹了。工作的时候,它不需要消耗任何燃料,也不会对环境造成污染。在20年的设计寿命里,它将从空气中获取4亿千瓦时的电能,这个数字相当于上海这个超级大都市一天的用电总量。因为个头巨大,