考虑风电参与调频的系统备用容量优化问题研究
考虑风电参与调频的系统备用容量优化问题研究
摘要：风力发电参与电力系统调频的议题逐步引起人们重视。本文在考虑变速风电机组以降载运行方式参与系统调频的基础上，提出了一种综合考虑系统备用和运行成本的优化模型，同时提出一种风电场参与系统调频的简单调度流程，并采用5机11节点算例验证了模型的可行性。
关键词：风力发电；调频备用；优化
Frequency Regulation Capacity Optimization Model
Considering De-loading Wind Farm Integration Abstract: The potential of wind power generator’s providing frequency support is gradually attracting world-wide attention. In this paper, a de-loading operation model for wind power generator is introduced so that it can participate in frequency regulation. Then a frequency regulation capacity optimization model is proposed that can consider both the system operation cost and frequency regulation cost. A modified five-machine system is used to validate the proposed model.
Keywords:wind power; frequency regulation capacity; optimization
1 引言
随着技术的发展，以风力发电为首的众多形式的新能源发电技术为电力系统注入新的活力。目前，风力发电不但保持较高的增长速度，而且总的装机容量已初具规模。风力发电的角色已由技术改革先驱变为电力系统的重要参与者，相应地，调度部门对风电接入和运行提出新的要求。
目前，有些国家不仅要求风电机组完成发电任务，而且要能够像传统机组那样提供诸如调频等辅助服务以保证整个系统的安全、可靠和高效运行[1, 2]。文献[1, 3]中提及了英国、德国、丹麦欧洲国家对风电提供调频服务的一些要求与规范。
风电机组的参与会缓解传统机组的成本和碳排放压力，有利于电力系统的清洁共建和经济运行。风力发电机参与系统频率调节涉及到三个层面：系统层面、风电场层面、风机层面。系统层面主要是指风电场在提供频率调节这一辅助服务时与传统机组之间的配合；风电场层面主要是指风电场内部各风机之间的“任务”分配，这是因为风电场内各风机的时空位置不同使得运行状态有差异，风机层面主要是指风机的运行控制。
随着电力电子技术的发展以及新的控制策略的提出[1, 3-6]，风机层面在技术上能提供与传统机组类似调频服务已初现端倪。文献[4]给出了一种双馈风机降载运行状态下参与系统频率调节的控制策略。文献[5]提出了一种控制策略在风机降载运行的情况下向电网提供一次频率支持，该策略不仅能改善系统频率响应，而且能够在风速变化较大的情况下平滑风电场出力。文献[6]提出了一种增加风机辅助控制回路以提供短期频率支持的控制策略。
考虑到风电能够提供调频辅助服务是未来的发展趋势，在系统调度层面上考虑其与传统机组之间的调频容量协调优化成为值得研究的问题。本文提出了一种考虑变速风力机组降载运行参与系统频率调节的系统成本的优化模型，其中在模型中引入风机降载比，在考虑系统运行约束条件的基础上研究了风电机组参与系统频率调节时调频容量对系统优化结果的影响。
2风机降载运行
变速风机参与系统频率调节有两种方式：惯性控制和降载运行（De-loading Operation）[3, 4, 7-9]。惯性控制是在风机控制回路中增加惯性辅助控制回路，利用风机转子中储存的动能来提供额外的功率支持，这种方式只能为系统提供持续数秒钟短期支持；降载运行是指风力发电机没有工作在当前风速下的最大出力点，当电力系统出现频率偏差时，风力发电机的出力有上调和下调的空间。
通过风机变桨控制及电力电子变换器控制可使双馈风机实行降载运行，如图1所示：
WTG speed(p.u.)
W T G p o w e r (p .u .)
图1 DFIG 降载运行特性曲线
风机工作在降载运行状态，留有功率裕度，在系统频率发生波动时，能迅速增加或降低输出功率，参与系统频率调节。本文定义某一风速下风机降载比：
min
,max dl wi i wi
P d P
=
(1)
其中：min
,dl wi P 为某风速下风机实现降载运行时的输出功
率，m a x
wi P 为某风速下风机所能发出的最大功率。,m i n ,m a x i i i d d d ≤≤，,min i d 和,max i d 分别表示时间风机设计中允许的最小、最大降载比值。最大降载比能够反映风机功率调节能力。降载比越大，意味着风机的调节范围越小。
3 优化模型
3.1目标函数
以系统运行成本最小为目标函数：
min g w r C C C ++ (2)
其中，g C 为传统机组发电成本，w C 为弃风惩罚成本，
r C 为传统机组提供备用容量成本。
21
()G
N g i gi i gi i i C a P b P c ==++∑
(3) max
1()Nw
w i i
wi i C P P ρ==-∑ (4)
1
G
N r i i i C R β==∑
(5)
其中：G N 表示传统发电机数目，w N 表示风电场
数目；
,,i i i a b c 分别为传统机组i 的发电费用系数，gi P 为传统机组i 的出力；i ρ为风场i 弃风惩罚成本系数
($/WM )，max i P 为某风速下风场i 最大出力，wi P 为风场实际出力；i β为传统机组i 备用成本系数($/WM )，i R 为传统机组i 提供的备用容量，包含上调容量和下调容量两部分。 3.2约束条件
传统约束：
1??,1,,n
i i ij j B j S V Y V i N == =∑ …
(6)
min max ,1,,i i i B V V V i N ≤≤ =… (7) min max ,1,,gi gi gi G P P P i N ≤≤ =…
(8)
min max ,1,,gi gi gi G Q Q Q i N ≤≤ =…
(9)
min max ,,1,,ij ij ij B S S S i j N i j ≤≤ =≠…, (10)
其中:B N 表示节点数；load P 和load Q 分别为负荷的有功和无功功率；ij S 为线路传输功率；式(6)～(10)分别为潮流方程、节点电压约束、传统机组有功出力和无功出力约束、线路潮流约束。文中假设，所有风电场通过无
功控制或者补偿的方式实现定功率因数运行，故可将风电场视为PQ 节点，本文设定两风电场的功率因数均为0.95。当风场以其它方式运行时上述模型只要稍作修改同样适用。
风机出力约束：
max max
,1,,i wi wi wi w d P P P i N ≤≤ =…
(11)
备用容量约束：
,,11
,,1
1
G W
G
W
N N up i up i up
i i N N down i
down i down
i i P W P P
W P ====+=+=∑∑∑∑ (12)
其中： ,,,up i down i P P 分别为第
i 台传统机组提供的上调、下调备用容量，,,,up i down i W W 分别为风场i 所提供的上调、下调备用容量；,up down P P 分别系统运行所需的总的上调、下调备用容量。
机组最大技术出力机组最小技术出力
调频下限
调频上限运行点
图2调频容量约束示意图
如图2所示，传统机组所能提供的调频容量受当前
运行状态的限制，本文借鉴文献[10]中提到的调频容量约束：
max
,,,max
,,,0min{,},1,,0min{,}up i up i gi up i G
down i gi down i down i
P P P Tv i N P P P Tv ≤≤-=≤≤- … (13) 其中，max max ,,,up i down i P P 分别为传统机组所能提供出力的
上下限，
,,,up i down i v v 分别为传统机组i 的上调和下调速度(WM/min)，T 为调度时段间隔时间，本文中取15min 。借鉴传统机组的调频容量约束，我们可以写出风电机组的调频容量约束：
max
,,min ,,0min{,}1,,0min{,}
up i wi wi up i w
down i wi wi down i W P P Tu i N W P P Tu ≤≤- ,=≤≤- (14)
类似地，max min
,wi wi P P 分别为风电机组所能提供出力的上下限，其中min
wi P 等于max i wi d P ，,,,up i down i u u 分别为风
电机组i 上调和下调速度(WM/min)。风力发电机调节速度快，本文认为在调度时段内总有：
max ,max
,,1,,wi wi up i w
i wi wi down i P P tu i N P d P tu -≤=-≤
(15)
故风电机组的调频容量约束可简化成：
max
,max ,0,1,,0up i wi wi w
down i wi i wi
W P P i N W P d P ≤≤- =≤≤- (16)
为了使风电场最大程度参与调频：
max
,max ,=,1,,=up i wi wi w
down i wi i wi W P P i N W P d P -=-
(17)
上述优化模型(2)～(17)中，待求解的变量包括各发电机组的发电功率以及各发电机组的上调、下调容量。优化模型将降载运行风电机组引入到系统调频中来，考虑了节点电压约束、潮流约束、机组调频出力约束以及备用容量约束，是一个复杂的非线性优化模型。下文中将通过AMPL 优化软件求解以上模型并得到风电机组参与提供系统调频备用容量时的系统优化运行工况。
3.3风电场参与调频调度流程
图3风电场参与系统调频调度流程图
针对上述调度模型，本文提出一种风电场参与系统调频的调度流程，如图3所示。调度步骤大致如下：
1）首先，根据风速预测结果以及风机特性等因素得到风机最大降载比，确定风电场在调度时段内是否有能力参与调频。
2）其次，综合风速以及系统运行状态等因素对系统进行评估，确定调度时段内系统是否对风机参与调频有要求。
3）最后，根据1）2）结果选择相应的调度方案。
本文的研究内容如流程图虚线框中所示。需要说明的是，因涉及风电机组控制问题，应采用超短期风力预测，故优化调度时间尺度应取事前15分钟。
4算例
4.1算例介绍
我们使用如图4所示的5机11节点来测试本文提出的模型，系统中含2个风电场、3个火电机组。系统
的节点数据、线路数据、费用数据分别在表1、表2和表3给出，其中对应的功率基准值为100WM ，电压基准值为220KV 。
图4 5机11节点算例
表1系统节点参数（标幺值）
* 平衡节点；** 各机组额定出力；风电场功率因数为0.95
表2线路参数(标幺值)
表3发电机各费用系数
4.2结果与分析
本文算例采用AMPL(A Mathematical Programming Language)求解[11]。AMPL是一种强大灵活的综合性代数模型语言，可以解决线性、非线性和整型规划等优化问题。表4给出各发电机的出力和备用容量的计算结果，优化后的系统总运行费用为$7597.97。
表4各发电机出力与提供的备用容量(标幺值)
(a) (b)
图5各发电机组备用容量比例关系：(a) 上调容量(b)下调容量
图5用饼图给出了各发电机组上调和下调备用容
量比例关系。从(a)(b)两图的对比中可以看出风电场更多
地参与提供下调备用容量(27%)，这显然是合理的结果，
因为这样可以减少弃风成本；另外风场1仅提供下调容
量(24%)，而风场2提供较多的上调容量(21%)，下调容
量提供较少(3%)。
风场降载比对调频容量分配的影响也值得研究。本
文固定风电场W2的降载比为0.8改变风电场W1的降载
比，观察不同机组提供备用容量的情况。图6给出了
各发电机组提供的备用容量随
1
d变化的情况。从图
(a)(b)中可以看出，随着
1
d的增大火电机组提供更多的
备用容量；从图(c)(d)中可以看出，随着
1
d的增大两风
场提供的总的备用容量减少；图(d)中，在
1
d较大时风
场2将会分担火电机组调频压力，系统运行在费用更低
的最优状态。
风
电
场
上
调
容
量
（
p
.
u
.
）
同
步
机
上
调
容
量
（
p
.
u
.
）
(d)
(c)
图6风场降载比对备用容量分配的影响
5结语
本文提出了一种综合考虑系统备用和运行成本的
优化模型，同时提出一种风电场参与系统调频的简单调
度流程，通过算例仿真计算验证了模型的适用性，继而
分析了风电场在提供上调备用和下调备用上的差异，探
讨了风场降载比对其参与提供调频容量的影响。本文所
做工作为解决风电场与传统机组之间的协调配合问题
提供了新的思路。
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风力发电用储能系统的优化配置及其仿真研究
华中科技大学 硕士学位论文 风力发电用储能系统的优化配置及其仿真研究 姓名：张琳 申请学位级别：硕士 专业：电气工程 指导教师：唐跃进 2011-05
摘 要 随着环境压力不断增加，新能源发电技术得到了广泛的发展和应用，其中风力发电技术在近几年发展尤为迅速。但由于自然风具有波动性与间歇性的特点，使得风电场输出功率不稳定。随着电力系统中风电装机容量的不断增加，由并网风电场带来的危害不容忽视。超导磁储能装置具有快速的响应速度和四象限独立控制有功功率和无功功率输出的特性，能有效增强风电场稳定性，克服自然风波动带来的危害。蓄电池储能装置存储容量大，技术成熟且价格低廉，能够有效增强电力系统供电可靠性，克服自然风间歇性带来的危害。 本文主要对超导磁储能装置增强风电场稳定性、蓄电池储能装置增强风电场供电可靠性进行了研究，并运用遗传算法优化设计了蓄电池储能装置的容量。通过仿真分析验证了有效性。 论文首先研究了风电并网存在的主要问题及储能装置在风电场中的应用现状，分析了储能装置增强风电场稳定性和供电可靠性的原理。在此基础上搭建了超导磁储能装置和蓄电池储能装置的数学模型，并运用遗传算法，以经济性指标为目标函数，给出了以求解蓄电池装置容量的适应度函数。 最后，在Matlab平台下，搭建了含风电场的电力系统模型，仿真分析了超导磁储能装置对于抑制风电场并网瞬间功率波动、风电场输出功率波动和风电机组三相短路故障的作用。利用Matlab遗传算法工具箱，对蓄电池储能装置容量进行了优化配置，仿真分析验证了蓄电池在增强风电场供电可靠性和增加经济效益方面的作用。 关键词：风力发电超导磁储能蓄电池储能遗传算法
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风力发电系统中储能技术的研究 发表时间：2018-09-17T15:37:22.667Z 来源：《基层建设》2018年第25期作者：张亚云[导读] 摘要：在这个阶段，随着社会经济的不断发展，资源短缺问题越来越严重，新能源的发展已成为人们关注的焦点。 北京天润新能投资有限公司西北分公司新疆乌鲁木齐 830000 摘要：在这个阶段，随着社会经济的不断发展，资源短缺问题越来越严重，新能源的发展已成为人们关注的焦点。因此，很多国家都很早就开始探索新能源，取得了很好的效果。在风力发电方面，风电高度随机，风电来源缺乏稳定性。这是使用风力发电的瓶颈问题。为了解决风力不稳定问题，必须采用储能技术来提高风力发电的稳定性和可靠性。 关键词：风力发电、储能技术、研究 引言：风力发电是将风能作为大规模清洁能源的最有效方式，它不仅可以改善能源结构，而且可以减少对环境的污染，因此，在日益突出的环境问题上，风电技术也得到了迅速发展。随着发展，大型和大容量风电场已在全球范围内投入生产，对于风力发电系统，储能技术的重要作用主要体现在以下几个方面：一是提高风电系统的稳定性，解决风能资源稳定性差的问题；其次，风力发电系统的稳定运行可以保证整个电网系统的稳定性，确保电力输出的稳定性，可以提供大规模的能源支持。最后，储能技术还可以确保电力系统中存储足够的电力，为人们提供持续，稳定的电力支持。 1储能技术的分类 储能技术主要包括四大类：电磁储能，物理储能，电化学储能和热能储存，电磁能量存储包括超导能量存储和超级电容器能量存储。物理储能包括抽水蓄能，压缩空气储能和飞轮储能，电化学储能包括储氢，液流电池。 1.1 电磁储能。超导储能技术主要是利用超导体制成的线圈来储存电网励磁产生的磁场，并将储存的能量在正确的时间送回电网。超导储能技术具有能量储存密度高，长期无损储能，能够快速释放能量，能够在大范围内独立选择，使用寿命长的特点，超导储能装置不受位置限制维护简单，污染低。当然，超导储能技术的缺点在于其成本高昂，超级电容储能技术是一种新型的储能装置。具有功率密度大，储能效果好，安装方便等特点，它是免维护的，可以单独使用或与其他储能装置组合使用。 1.2 物理储能。抽水蓄能主要用于在电力负荷低负荷期将水从下水库泵送至上池水库，将电能转化为重力势能，并在电网高峰负荷期间释放能量。到目前为止，抽水蓄能技术已被应用于最为成熟，是风电场储能方案的最佳应用。压缩空气储能主要利用电力系统负荷低时的剩余电量来驱动空压机，将空气压入大容量封闭的地下溶洞，并将压缩空气转化为压力势能储存在储气室。飞轮储能系统属于机械能方法。它主要将电能转换成飞轮在“充电”期间的动能并存储。当需要电力时，飞轮的动能转化为电能。储能方式不适合风电场。但是，它可以快速抑制风力发电的快速波动，因此可以与其他储能系统结合使用。 1.3 电化学储能。电化学储能技术包括氢燃料电池，全钒液流电池，铅酸电池，锂离子电池和钠硫电池。当风能无法充分利用时，氢燃料电池将这些多余的能量转化为氢气用于储存。氢燃料电池将燃料的化学能直接转换成电能，全钒液流电池是液流电池发展的主流。该技术可以达到兆瓦级水平，因此主要用于大型风电场。铅酸蓄电池在储能技术上更加成熟，历史悠久。产品主要密封，免维护，储能容量可达20MW。与其他储能技术相比，铅酸蓄电池的制造成本更低，可靠性更高，能量密度适中，是电力系统中应用最广泛的蓄电池。锂离子电池是磷酸铁锂电池发展的主流，其成本较低，且环境小，因此风电的应用前景广阔。钠液流电池是当前报告的大容量蓄电池，具有良好的发展前景。 2风力发电的储能技术的研究现状 2.1低电压穿透能力在风电系统中的提高。风电技术中低压普及的发展一直是关键因素，对于系统稳定系统而言，这也是风力发电技术发展中的重要挑战之一。从两个级别的风力涡轮机和风力农场工作是一种改善低电压穿透的方法，有两种方法可以提高风机工作水平低压的渗透率：首先，改进控制方法，其优点是不需要添加其他附加设备，因此该方案实施起来更简单；缺点是电网故障引起的暂态能量不平衡，改进后的方案不能从根本上解决瞬时能量不平衡问题，难以达到预期的效果。其次，添加硬件设备。优点是有很多方法来实现这种方法；缺点是附加成本会显着增加。增加硬件设备是风电场故障穿越能力的有效方法。 2.2平衡抑制风力发电产生功率的波动。风电出力波动是电网稳定，电能质量和经济动员的根本原因之一，因此，在使风力发电系统发挥作用的情况下，需要将不确定风速的变化对风力发电系统的输出的影响抑制为最小限度，并且控制风力发电的输出的功率的变化通过合理引入ESS并制定相应的控制策略。为了达到上述目的。通过大量的研究，可以看出，对于风电的波动，ESS可以用来稳定风电机组和风电场的风电波动。从其独立的角度来看，超级电容器与风力发电系统中的独立DC并行使用。在母线上，为抑制风电机组功率的波动，采用模糊理论对现象进行调节和控制。通过实验验证，风力发电系统中风力涡轮机的预测可能在很大程度上干扰了拟议策略的实际控制结果。风力发电系统中的大型风电场的单个单元受到塔阴影效应和尾流效应的影响。预测风力发电机的输出量非常困难，实际实施起来非常困难。因此，在风电场层面，在上述中，在用于存储能量的装置中，选择并联连接的方法以连接到DC总线，同时，该方法通过测试和检验是可行的。 3储能技术在风力发电系统中的应用 3.1储能设备的接入。储能技术在风力发电系统中的应用，可以提高整个系统的稳定性，降低电力公司的投资成本，为公司带来更大的经济效益，为此，我们必须积极开发和应用有效的储能技术。如果要采用储能技术，首先要连接储能设备，使储能设备成为风电系统的重要组成部分。在获取之前，要充分了解当地风资源的特点，必须明确电力公司自身的情况和条件，根据实际需要选择不同的储能装置，以预留多余的风资源，提高稳定性的电力系统，风资源不足时投入使用，实现电能的稳定输出。 对于风力发电系统的储能技术，可根据结构形式的差异对储能技术进行合理分类。具体而言，根据不同的储能结构，储能技术可分为分布式和集中式两种。首先，分布式储能设备安装在风力涡轮机的位置，每台发电机安装储能设备以确保稳定供电。虽然这种方法能够有效提高供电质量和水平，但也存在一些不可避免的缺陷：但是，使用这种技术会增加能源的能量，必须使用先进的转换器和储能装置来满足需求，许多电力公司在这方面不具备条件，这也限制了这项技术的进一步推广。 3.2分布式储能技术的应用。在风力发电系统中，存在直流环节，如果您想使用分布式储能技术，则需要连接直流母线和电容。如果风力不够，可以使用储能设备补充直流母线和直流侧变速器的功率，然后通过变流器传输到电网，从而提高系统的稳定性。如果风电上升，剩余的能源也可以送到直流侧，这些电能可以传输到储能装置，充分利用电能资源。
风机偏航毕业设计
酒泉职业技术学院 毕业设计 题目：风力发电机组偏航系统的控制学院：酒泉职业技术学院 班级： 10级风电（1）班 姓名：李世辉 指导教师：赵玉丽 完成日期： 2012 年 12 月 20 日
摘要 随着社会经济的发展，人们对电的需求日益提高。以石油、煤炭、天然气为的常规能源，不仅资源有限，而且还会在使用中造成严重的环境污染。在我们进入21世纪的今天，世界能源结构正在孕育着重大的转变，即由矿物能源系统向以可再生能源为基础的可持续能源系统转变。风能作为取之不尽，用之不竭的绿色清洁能源己受到全世界的重视，而风力机的偏航系统能使风能得到更好的利用，所以偏航系统的设计非常的重要。 本设计首先分析了偏航系统的工作原理，然后以三菱PLC作为控制器，触摸屏为监控器，设计了硬件系统模块，整个硬件系统采用了闭环控制，并说明了开环控制的缺点。根据偏航控制要求，设计了自动对风控制算法，自动解缆控制算法，90°背风控制算法，不仅提高了风能利用率，增大了发电效率，而且还保证了整个系统的安全性、稳定性,让风力发电机更好的运行。 关键词：偏航系统硬件设计自动对风自动解缆
目录 摘要 (1) 第一章概述.......................................................错误！未定义书签。 1.1 设计背景 (2) 1.2 设计研究意义 (2) 1.3 国内外风力发电概况 (2) 1.3.1 世界风电发展 (2) 1.3.2 我国风电发展 (3) 第二章偏航控制系统功能简介和原理 (3) 2.1 偏航控制系统的功能............................................错误！未定义书签。 2.2 风力发电机组偏航控制原理......................................错误！未定义书签。 第三章偏航系统的控制过程.........................................错误！未定义书签。 3.1 自动偏航控制..................................................错误！未定义书签。 3.1.1 自动偏航传感器ASS状态...................................错误！未定义书签。 3.1.2 参数说明和电机运行状态...................................错误！未定义书签。 3.1.3 偏航控制流程图..........................................错误！未定义书签。 3.1.4 偏航电机电气连接原理图..................................错误！未定义书签。 3.1.5 偏航对风控制PLC程序....................................错误！未定义书签。 3.2 90°侧风控制................................................错误！未定义书签。 3.3 人工偏航控制.................................................错误！未定义书签。 3.4 自动解缆控制.................................................错误！未定义书签。 第四章总结 (5) 参考文献 (12) 致谢 (13)
风电场风电机组优化有功功率控制的研究
2017年度申报专业技术职务任职资格 评审答辩论文 题目：风电场风电机组优化有功功率控制的研究 作者姓名：李亮 单位：中核汇能有限公司 申报职称：高级工程师 专业：电气 二Ο一七年六月十二日
摘要 随着风电装机容量的与日俱增，实现大规模的风电并网是风电发展的必然趋势。然而，由于风能是一种波动性、随机性和间歇性极强的清洁能源，导致风电并网调度异于常规能源。基于此，本文将针对风电场层的有功功率分配开展工作，主要工作概括如下： (1)对风电机组和风电场展开研究，分析风力发电机组运行特性、风力发电机组控制策略、风电场的控制策略。 (2)提出了一种简单有效的风电场有功功率分配算法，可以合理利用各机组的有功容量，优化风电场内有功调度分配指令，减少机组控制系统动作次数，平滑风电机组出力波动。 (3)优化风机控制算法后，通过现场实际采集数据将所提方法与现有方法进行了比较，验证了所提方法的合理性。 关键词：风电机组、风电场、有功功率控制、AGC
Abstract With increasing wind power capacity, to achieve large-scale wind power is an inevitable trend of wind power development. However, since the wind is a volatile, random and intermittent strong clean energy, resulting in wind power dispatch is different from conventional energy sources. And the wind farm is an organic combination for a large number of wind turbines, wind farms under active intelligent distribution layer hair is also included in the grid scheduling section. Based on this, the active allocation and scheduling for grid scheduling side active layer wind farm work, the main work is summarized as follows: (1)Wind turbines and wind farms to expand research, in-depth analysis of the operating characteristics of wind turbines, wind turbine control strategy, control strategies of wind farms. (2)This paper proposes a simple and effective wind power active power allocation algorithm, can reasonable use each unit capacity, according to the optimization of wind farms in active dispatching command, decrease The Times of turbine control system action smooth wind power output fluctuation unit. (3)After optimization of the fan control algorithm, through the practical field data collected will be presented method are compared with those of the existing method, the rationality of the proposed method was verified. Keywords:wind turbine, wind farm, active power control
风电控制技术
一、风电控制技术 风电精确预测和运行调控技术发展。 容量10兆瓦风机的完全商业化，路上风电成本降至0.4元/千瓦.时以下，海上风电成本可下降到0.6元/千瓦.时以下，预计到2050年前后，单机容量20兆瓦的风机可以用于远还风电场的开发利用，海上风电成本降至0.5元/千瓦.时以下 太阳能发电技术 太阳能发电主要有光伏发电和光热发电 光伏发电 1、最新技术进展 自1954年第一块光伏电池问世以来，光伏发电技术取得了长足发展，至今已经历了三个发展阶段。20世纪五六十年代，实验室阶段。20世纪九十年代-21世纪，迅猛发展阶段。 截止2014年度，中国最大的光伏电站发电装机容量达到20万千瓦，共有三座，2015年法国将建成30万千瓦光伏电站，成为世界装机规模最大的光伏电站。目前，光伏发电主要有硅基、薄膜和聚光太阳能发电三种形式。硅基太阳能发电较为成熟，最高能量转化效率可以达到20％左右。薄膜太阳能电池，其能量转化效率从2009年的3％快速提高到2013年的16.2％
左右，被《科学》杂志评为2013年十大科学突破之一。聚光太阳能发电，在500倍聚光条件下可将转化效率提高到40％以上。 发展方向和前景 光伏板 1材料创新提高光电转化效率。 硅基光伏材料，理论光伏能量转化率可以达到38％。薄膜太阳能电池最高效率达到15％以上系统效率达到8％以上使用寿命超过15年，与硅基太阳能电池板相比，薄膜电池成本优势明显，随着光电转化效率提高，未来有望取代硅基太阳能电池。 2制造和安装趋向薄片化、简易化 3、发展太阳能追踪技术，提高利用效率 4、2020年前后，全球光伏发电平均成本将由2010年的2元/千瓦时，下降到0.9元/千瓦.时随着全球农院互联网发展，太阳能将成为最重要的能源来源。预计2050年前后，集中式和分布式光伏发电成本可分别降低到0.24元/千瓦.时和0.27元/千瓦.时将低于目前传统化石能源发电成本。 5、光热发电 光热发电技术主要包括槽式，塔式，纸性菲涅尔式和碳式四种主流技术类型，
兆瓦级风电机组偏航系统的设计
兆瓦级风电机组偏航系统的设计 自动化 K031241720 李江 摘要风能是绿色能源。我国在风力发电上的投入和研究也正进入一个快速发展的时期。偏航控制一直未能取得有效的发展。针对这方面的问题，本论文展开了相应的设计。在设计过程主控制器选用了德国beckhoff的软PLC，文中对其硬件模块的组态和编程环境TwinCA T 以及现场通讯协议Profibus-DP做了详细介绍和设计说明。偏航电机的控制选用了西门子G120变频器实现了变频调速，在恶劣环境下减小了偏航系统的振动。运用TwinCAT编程软件对偏航系统的四个部分：自动偏航、自动解缆、自动润滑、人工偏航的程序进行了编写。最后，在个人计算机进行了编译、下载和运行，在联机模式下，通过TwinCAT实时可视化的画面对各种状态进行了模拟运行，该偏航系统在各种状态下呈现出很好的控制效果。 关键词风力发电；偏航控制系统；软PLC Abstract Wind energy is a green energy. Wind power will fleetly develop in China,too. the technology for yaw syste m wasn’t still developed for a long time.Therefore,aim at this subject,related research and design will be reported in this thesis.Master controller used the German beckhoff soft PLC in the design process, Paper, the hardware modules to their configuration and programming environment TwinCAT and PROFIBUS-DP communication protocol site a detailed description and design specification. Electric motor control yaw selected Siemens G120 frequency converter frequency control in harsh environments reduces the yaw system vibration. TwinCAT programming software using the four parts of the yaw system: automatic yaw, automatic Cable release ,automatic lubrication, artificial yaw program was written. Finally, in the personal computer to compile, download and run, in online mode, real-time visualization by TwinCAT picture of the various state simulation run, the yaw system in various states shows good control effect. Key words Wind Power Generation; Yaw Control System; soft PLC 前言 能源是人类生存的基本要素，国民经济发展的主要物质基础。由于化石资源的日益枯竭和人类对全球环境恶化的倍加关注，风力发电技术也随之得到迅猛发展。偏航控制机构是风力机特有的伺服系统，用于控制风电机组跟踪变化的风向，并且当电缆发生缠绕时，能够自动解缆的功能,并能够定时润滑偏航机械机构。1 偏航控制系统硬件设计及选型 风力机的偏航系统由偏航检测机构、偏航控制机构和偏航驱动机构三大部分组成，其中偏航检测机构包括：风传感器、机舱位置传感器；偏航控制机构包括：偏航控制器、变频器；机械驱动机构包括：偏航轴承、偏航润滑系统、偏航驱动装置、偏航制动器。 1.1偏航检测机构 风向信号作为偏航控制系统中最关键的
风力发电机组偏航系统详细介绍
风力发电机组偏航系统详细介绍2012-12-15 资讯频道 偏航系统的主要作用有两偏航系统是水平轴式风力发电机组必不可少的组成系统之一。 使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，个。以保障风力发其二是提供必要的锁紧力矩，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率；被动风力发电机组的偏航系统一般分为主动偏航系统和被动偏航系统。电机组的安全运行。舵轮常见的有尾舵、偏航指的是依靠风力通过相关机构完成机组风轮对风动作的偏航方式，常见的有主动偏航指的是采用电力或液压拖动来完成对风动作的偏航方式，和下风向三种；通常都采用主动偏航的齿轮驱动对于并网型风力发电机组来说，齿轮驱动和滑动两种形式。形式。 1．偏航系统的技术要求 1.1. 环境条件 在进行偏航系统的设计时，必须考虑的环境条件如下： 1). 温度； 2). 湿度； 3). 阳光辐射； 雨、冰雹、雪和冰；4). 5). 化学活性物质； 机械活动微粒；6). 盐雾。风电材料设备7). 近海环境需要考虑附加特殊条件。8). 应根据典型值或可变条件的限制，确定设计用的气候条件。选择设计值时，应考虑几 气候条件的变化应在与年轮周期相对应的正常限制范围内，种气候条件同时出现的可能性。不影响所设计的风力发电机组偏航系统的正常运行。 1.2. 电缆 必须使电缆有足够为保证机组悬垂部分电缆不至于产生过度的纽绞而使电缆断裂失效， 电缆悬垂量的多少是根据电缆所允许的扭转角度确定的悬垂量，在设计上要采用冗余设计。的。阻尼1.3. 偏航系统在机组为避免风力发电机组在偏航过程中产生过大的振动而造成整机的共振， 阻尼力矩的大小要根据机舱和风轮质量总和的惯性力矩来偏航时必须具有合适的阻尼力矩。只有在其基本的确定原则为确保风力发电机组在偏航时应动作平稳顺畅不产生振动。确定。阻尼力矩的作用下，机组的风轮才能够定位准确，充分利用风能进行发电。 1.4. 解缆和纽缆保护 偏航系统的偏航动解缆和纽缆保护是风力发电机组的偏航系统所必须具有的主要功能。 所以在偏航系统中应设置与方向有关的计数作会导致机舱和塔架之间的连接电缆发生纽绞，检测装置或类一般对于主动偏航系统来说，装置或类似的程序对电缆的纽绞程度进行检测。对于被动偏航系统检测装置或类似似的程序应在电缆达到规定的纽绞角度之前发解缆信号；偏航系并进行人工解缆。的程序应在电缆达到危险的纽绞角度之前禁止机舱继续同向旋转，一般与偏航圈统的解缆一般分为初级解缆和终极解缆。初级解缆是在一定的条件下进行的，这个装置的控制逻纽缆保护装置是风力发电机组偏航系统必须具有的装置，数和风速相关。辑应具有最高级别的权限，一旦这个装置被触发，则风力发电机组必须进行紧急停机。偏航转速 1.5. 1 对于并网型风力发电机组的运行状态来说，风轮轴和叶片轴在机组的正常运行时不可避免的产生陀螺力矩，这个力矩过大将对风力发电机组的寿命和安全造成影响。为减少这个力矩对风力发
风电功率波动平抑效能与储能容量之间关系的分析
2009年中国电机工程学会年会 风电功率波动平抑效能与储能容量之间关系的分析 研究 宇航，张真卿，苑田芬，黄亚峰 （东北电力大学，吉林吉林 132012） The relationships between the efficiency of stabilizing wind power fluctuations and capacity of storage system YU Hang,ZHANG Zhenqing,YUAN Tianfen,HUANG Yanfeng (Northeast Dianli University,Jilin 132012,JilinProvince,China) abstract: This paper takes the relationships between the efficiency of stabilizing wind power fluctuations and capacity of storage system as research objectives while proposing the methods of stabilizing wind power fluctuations and the algorithms of calculating the storage system capacity based on the principles of low-pass filter.Then simulating the process of stabilizing power fluctuations based on the output power data. The simulation results show that stabilizing the short-tem fluctuations in minutes level could reduce the change rate of wind farm output power and the needed storage capacity is smaller, while stabilizing the mid-tem or long-tem fluctuations in hours level could make the waves of output power more stably but the increase amplitude of the needed storage capacity is larger. keywords：storage system；wind power fluctuations；low-pass fliter 摘 要：本文以风电功率波动平抑效能与储能容量之间的关系为研究目标，提出了基于低通滤波原理的风电功率波动储能平抑方法及满足平抑过程能量需求的储能容量算法，根据风电场实际输出功率数据对功率波动平抑过程进行仿真。研究结果表明，滤除风电功率的分钟级短期波动，可明显减小风电场输出功率的变化率，而且所需的储能容量较小，滤除风电功率的小时级甚至一天的中、长期波动，虽然可以使风电场输出功率更加平稳，但所需储能容量增幅很大。 关键字：储能；风功率波动；低通滤波 0 引言 随着能源和环境问题的日益突出，作为一种新型的可再生能源，风力发电具有环境友好、技术成熟、全球可行的特点，越来越受到人们的重视。近年来我国风电得到较快发展，截止到2008年底，装机容量达到892万千瓦，预计在2020年，我国风电累计装机可以达到1亿千瓦。 风电机组输出功率取决于风速，具有不可预期性和波动性。当电网所接纳的风电容量超过一定份额时，风电功率波动将增加电网运行调整负担[1]，因此，对于大型风电场往往需要限制其输出功率的波动，如中华人民共和国国家标准化指导性文件GB/Z 19963-2005中对风电场输出功率变化率作出了明确的规定[2]。 在风电场出口处安装储能系统是减小风电场输出功率变化率的理想途径[3-4]，当储能系统容量足够大时，可以利用储能系统对风电功率波动进行有效调控，使风电场成为可调度电源。然而，由于储能系统成本往往比较昂贵，实际上只能利用有限容量的储能系统来优化风电场的功率输出，风电场输出功率的可控程度与所配置的储能容量密切相关。因此，分析风电功率波动平抑效能与储能容量之间的关系是风电控制领域前沿的研究课题之一。 本文提出了一种利用储能系统抑制风电功率变化率的方法以及满足平抑过程能量需求的储能容量算法，以某额定容量为50MW的风电场为例，根据其实际输出功率数据对功率波动平抑过程进行仿真，验证该平抑方法的有效性，分析风电功率波动平抑效能与储能容量之间的关系，为风电场通过配置储能系统平抑风电功率波动提供有效的参考。 1 基于低通滤波原理的风电功率波动储能平抑方法 应用储能系统平抑风电功率波动的原理如图1
风电储能容量优化计算
大型并网风电场储能容量优化方案 2012-08-17 00:00 原文链接 为减少大型并网风电场输出功率不稳定给系统频率造成的较大影响，在Matlab平台中仿真了风电机组输出功率随风速变化的规律，以风电机组输出功率特性函数和风电场风速概率分布函数为基础，提出了一种计算大型风电系统长时间稳定输出所需储能容量的方法，并用实际风电场数据验证了该方法的有效性，以期为风电场设计提供决策参考。 0 引言 风能是一种清洁的可再生能源，风力发电是风能利用的主要形式。风力发电作为一种特殊的电力，其原动力是风。自然界风的变化是很难预测的，风速和风向的变化影响着风力发电机的出力。风力发电机输出功率的不稳定性使风力发电具有许多不同于常规能源发电的特点。大规模风电场并网对系统稳定性[1-2]、电能质量[3-6]的影响不容忽视，如果这些问题得不到适当的处理，不仅会危及负荷端用电，甚至可能导致整个电网崩溃，而且会制约风能的利用，限制风电场的规模。 我国《可再生能源发展“十一五”规划》[7]指出，在“十一五”期间全国将重点建设约30 个10万kW以上的大型发电场和5个百万kW 级风电基地。大型风电并网将对电网运行的稳态频率产生一定影响。风电场优化输出[8]是保证电网频率稳定的重要技术问题。 文献[9]用飞轮储能系统来实现风电机输出功率补偿，具有储能密度大、充放电速度快且无环境污染的优点。 文献[10]仿真研究了串并联型超级电容器储能系统对平滑风力发电系统输出功率的影响，具有高功率密度、高充放电速度、控制简单、转换效率高、无污染等特点。 文献[11]研究了电池储能系统(battery energy storage system，BESS)在改善并网风电场电能质量方面的应用情况，具有快速的功率吞吐率和灵活的4 象限调节能力。 文献[12-14]对超导储能装置(superconducting magnetic energy storage，SMES)在并网型风力发电系统中的应用作了深入研究，发现超导储能系统具有良好的动态特性、4 象限运行能力和无损储能等优势。 储能技术在并网风电场中的应用已被广泛研究，相关学者正努力攻克大容量储能技术，并不断降低单位储能成本。目前，容量为5GW.h 的SMES已通过可行性分析和技术论证[1 5]。不过，按现有的储能方式，即风力发电机始终以最大功率点跟踪(maximum power poi nt tracking，MPPT)方式运行，当负荷较轻(如夜间)时，部分电能被储存，当负荷重且遇到弱风时，储能设备中的能力被转换成电能进行补偿，这时因为电网负荷的波动特性往往并不与风电功率的波动特性一致，仍存在如何合理选取储能容量大小的问题。另一种办法是降额发电，即在正常情况下，风电场不按照最大功率点跟踪的方式运行，而是按最大功率的一定百分比发电，当风力下降或上升时，相应地提升或降低发电能力，以减缓发电量的随机波动。这种方法直接影响了风能利用的效率，大大降低了运营利润，且调节能力有限。
风力发电控制技术
风力发电及其控制技术 摘要: 风力发电是将风能转换成电能，风能推动叶轮旋转，叶轮带动转动轴和增速机，增速机带动发电机，发电机通过输电电缆将电能输送地面控制系统和负荷。风力发电技术是一项多学科的，可持续发展的，绿色环保的综合技术。风力发电系统中的控制技术和伺服传动技术是其中的关键技术，这是因为自然风速的大小和方向是随机变化的，风力发电机组的切入（电网）和切出（电网）、输入功率的限制、风轮的主动对风以及对运行过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。同时，风力资源丰富的地区通常都是海岛或边远地区甚至海上，分散布置的风力发电机组通常要求能够无人值班运行和远程监控，这就对风力发电机组的控制系统的可靠性提出了很高的要求 一、风电控制系统简述 风电控制系统包括现场风力发电机组控制单元、高速环型冗余光纤以太网、远程上位机操作员站等部分。现场风力发电机组控制单元是每台风机控制的核心，实现机组的参数监视、自动发电控制和设备保护等功能；每台风力发电机组配有就地HMI人机接口以实现就地操作、调试和维护机组；高速环型冗余光纤以太网是系统的数据高速公路，将机组的实时数据送至上位机界面；上位机操作员站是风电厂的运行监视核心，并具备完善的机组状态监视、参数报警，实时/历史数据的记录显示等功能，操作员在控制室内实现对风场所有机组的运行监视及操作。风力发电机组控制单元（WPCU）是每台风机的控制核心，分散布置在机组的塔筒和机舱内。由于风电机组现场运行环境恶劣，对控制系统的可靠性要求非常高，而风电控制系统是专门针对大型风电场的运行需求而设计，应具有极高的环境适应性和抗电磁干扰等能力。 风电控制系统的现场控制站包括：塔座主控制器机柜、机舱控制站机柜、变桨距系统、变流器系统、现场触摸屏站、以太网交换机、现场总线通讯网络、UPS电源、紧急停机后备系统等。 风力发电的基本原理 风能具有一定的动能，通过风轮机将风能转化为机械能，拖动发电机发电。 风力发电的原理是利用风带动风车叶片旋 转，再通过增速器将旋转的速度提高来促 使发电机发电的。依据目前的风车技术， 大约3m/s的微风速度便可以开始发电。风 力发电的原理说起来非常简单，最简单的 风力发电机可由叶片和发电机两部分构成 如图1-1所示。空气流动的动能作用在叶 轮上，将动能转换成机械能，从而推动片 叶旋转，如果将叶轮的转轴与发电机的转
XX公司风电机组运行优化指导意见(试行)
附件 XX公司 风电机组运行优化指导意见 （试行） 安全生产部 二○一三年四月
目录 1 总则 (1) 2.气象信息 (2) 2.1基本要求 (2) 2.2信息收集 (2) 3.风机运行优化 (2) 3.1基本要求 (2) 3.2风机运行优化 (3) 4.电气设备运行优化 (6) 4.1基本要求 (6) 4.2电气设备运行优化 (6) 5.设备管理优化 (8) 5.1基本要求 (8) 5.2设备交接、验收优化 (7) 5.3设备特殊巡检优化 (8) 5.4检修维护策略优化 (8) 5.5备品备件优化 (10) 6.负荷调度优化 (11) 6.1基本要求 (11) 6.2限电负荷调度优化 (10) 6.3限电环境优化 (12) 7.技术改造管理优化 (12) 7.1基本要求 (11) 7.2技术改造管理优化 (12) 8.管控模式优化 (12) 8.1基本要求 (12) 8.2管控模式优化 (13)
前言 为深入贯彻落实XX公司“优化运行、确保安全、降本增效”专项活动部署，充分发挥设备能力，深入挖掘设备潜力，全面优化机组运行方式，降低运行消耗，提高风电机组运行的经济性水平，制定本指导意见。 本指导意见明确了风电机组运行优化的范围、内容、基本要求、方法以及需要注意的事项等，为运行优化工作提供指导。 本指导意见由XX公司安全生产部组织起草。
1 总则 1.1 运行优化必须坚持“保人身、保系统、保设备”的原则，以“抢电量、提效率、降损耗、降成本”为目标，以改革创新的精神、流程再造的力度，在全面深入开展对标的基础上，通过开展性能试验、综合分析、管理提升，建立一整套科学、合理的运行调整方法和控制程序，使风力发电机组、风电场在最安全、最经济的方式下运行。 1.2 运行优化应以风电场利用小时、风电场弃风限电比、风机可利用率、风机功率特性一致性系数为核心指标，限电地区增加“完整利用小时”（即利用小时+限电影响利用小时）指标，以机组设计值和区域先进值为标杆，对每个风电场、每台风机开展对标分析，全面分析查找影响机组提效降耗的问题；通过加强操作调整、设备治理和改造，实现机组运行指标达到或优于设计值的目标。 1.3 运行优化的主要内容包括：气象信息、风机运行、电气运行、设备管理、负荷调度、技术改造、管控模式等。风电企业应结合设备、系统运行状况和运行人员积累的宝贵经验，不断完善优化方案，有针对性地开展运行优化工作，杜绝生搬硬套。 1.4 运行优化要以风电核心指标为依据，以绩效考核为保障，指标竞赛为载体，强化全员价值思维和效益理念，充分调动全体员工的积极性、主动性和创造性，立足岗位，为实现管理、效益双提升做出新贡献。
风力发电机组控制技术学习心得体会_心得体会
风力发电机组控制技术学习心得体会 本文是关于心得体会的风力发电机组控制技术学习心得体会，感谢您的阅读！ 风力发电机组控制技术学习心得体会 在风力发电系统中，控制技术和伺服传动技术是其中的关键技术。这是因为自然风速的大小和方向是随机变化的，风力发电机组的切入和切出、输入功率的限制、风轮的主动对风以及对运行过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。同时，风力资源丰富的地区通常都是海岛或边远地区甚至海上，分散布置的风力发电机组通常要求能够无人值班运行和远程监控，这就对风力发电机组的控制系统的可靠性提出了很高的要求。 要研究一套可靠的风电控制系统，首先要了解风力机工作的基本原理，包括风力机的能量转换过程、空气动力特性、简化叶素动量理论和涡流理论等。掌握以上知识，才能知道在何种情况下应进行何种控制以及对哪些参数进行控制才能达到相应效果。 在对风力机的控制策略进行归纳后得出风力机的控制要素主要有以下几部分：转速、偏航、停机、发电机。其中转速控制分为定桨距控制和变桨距控制，变桨距控制又可分为恒速恒频和变速恒频控制。定桨距控制的策略是在风速过大时采取失速控制以防转速过大，变桨距控制则相对灵活主要通过调节桨距角和转速使风力机的运行符合要求。 目前风力发电机组的控制技术从机组的定桨距恒速运行发展到基于变速恒频技术的变速运行，对于风力机的变速恒频运行，除需要了解风力机的原理之外，还需掌握风电机组控制系统的特性。这种特性主要是风力机的功率因数与叶尖速比和桨距角的关系。对于某一固定的桨距角，存在唯一的最佳速比使得功率因数最大。而对于任意的叶尖速比，桨距角为0度时功率因数相对最大，桨距角增大，功率因数明显减小。根据这种特性，变速恒频控制的策略就是在额定功率前都将桨距角置于最小的位置，一般3度左右，这时调节发电机的转速n，使得叶尖速比始终对应最佳功率因数点。当风速超过额定风速时，则增大桨距角使风力机的功率稳定在允许范围之内。 可以说，这种控制策略已经基本实现了风力发电机组从能够向电网提供电力到理想地向电网提供电力的最终目标。而依据这种策略研发风电机组的控制系统
信息化控制技术在风力发电控制系统中的运用 蔡建宇
信息化控制技术在风力发电控制系统中的运用蔡建宇 发表时间：2019-06-05T09:02:08.593Z 来源：《电力设备》2018年第36期作者：蔡建宇 [导读] 摘要：随着我国环保事业的全面开展，风力发电逐渐开始取代传统火力发电的地位，本文将简单列举几项技术的简单运用并且对于其发展前景进行展望。 （中广核（巴彦淖尔）风力发电有限公司内蒙古呼和浩特 010060） 摘要：随着我国环保事业的全面开展，风力发电逐渐开始取代传统火力发电的地位，本文将简单列举几项技术的简单运用并且对于其发展前景进行展望。 关键词：信息化；控制技术；风力发电；控制系统； 1自适应技术在风力发电控制系统中的应用 风力发电作为一种新型的发电模式，在发电控制过程中会涉及到很多的数据，而且传统的控制系统是在风力发电发展初期进行应用的，传统风力发电控制系统灵敏性相对较差，控制措施效果也相对较低，在风力发电过程中，由于控制系统的失误和技术的不足很容易造成电力事故，那时现代化信息化控制技术发展速度较慢，而且应用范围相对较小。随着科学技术的发展，现代化信息化技术的提高，现代化控制技术也被广泛应用，自适应控制技术就是现代化信息化技术高度发展的一种具体的控制技术，自适应控制系统反应灵敏，在控制过程中如果被控制的设备发生变化可以及时进行捕捉，并自动采取相应的控制措施，在风力发电的发展过程中，相关的工作科研人员为了更好地对风力发电系统进行控制，保证风力发电的稳定性，随着科技发展，也在不断的完善风力发电控制系统，但是风力发电的控制系统本身有不完善的地方，控制系统灵活性强，但是灵敏度差，在发生变化的过程中无法及时感应并进行控制，这样就降低了，在这种情况下，自适应的应用很大程度上解决了这种问题，自适应技术其本身是技术水平相对较高的控制手段，其灵敏性和自动化的控制措施很大程度上补充了风力发电系统中相关控制技术的不足，并提高了风力发电控制系统整体的灵敏性，在发生变化时可以及时及时捕捉，采取控制措施，对风力发电工程的发展有积极的推动作用。 2在风力发电系统中微分几何控制技术的应用 在数学中，微分几何是一项重要的学习内容，此内容在生活中得到了普遍应用，由于微分几何从本质上来讲就是表示线性之间的关系，因此微分几何控制就是为了将线性化控制状况正确反映，此技术工作原理为：通过一种同胚映射对仿射型非线性系统，处理此系统，进而转化为微分几何控制技术。从本质上来讲，风力发电控制系统就是一个呈现非线性关系的系统，由于在运作中会受到风俗速影响，这一控制系统由很多种技术参数组成。微分几何控制技术在运用过程中，风力发电控制系统中非线性关系这一问题是必须要解决的，之后就是对双馈发电机进行相应的操作，在多次研究后得到最后的输入或者输出命令，最后就是需要充分融合发电机反应的情况，确保风力发电控制系统能够实现高效率的运作，这样就能够更好地捕获风能，提升风力发电水平。假如额定值小于风的速度，这时就可运用风力发电机转动速度降低的方法控制好风电发电系统的功率，确保其功率值，此技术的应用可代替以前的变桨距系统，有效的加强工作效率。同时，在数学中微分几何知识的利用下，在微分结合控制技术利用就能够将线性变化关系反映出来，这样风力发电机非线性关系就能转化成为线性关系，便于操作。结合微分几何原理就能够设计出一个控制设备，这个设备不但简单，而且使用起来很方便，便于更好的控制非恒速发电机组。但需要明确的是：微分几何非线性控制理论反馈控制中优势很多，但在设计这一控制技术中特别是计算中难度很大，通常状况下它反映的是一种函数，并且是很难看懂的非线性函数，这种算法的局限性很大。另外，在时代的迅猛发展下，不断提高了CPU性能，这样就能够在风力发电控制系统里更好地应用微分几何控制理论，这样这一理论会有更大范围的应用。 3专家系统在风力发电控制系统中的智能化应用 专家系统是一种对知识进行有效处理的智能推理程序，它是基于符号系统之下的推理系统，有极为强大的解释功能，对风力发电控制系统中的各种模式进行判定和推理，适用于对系统故障原因的诊断和判定。风力发电控制系统中的风电机组由多个部分组成，包括：风轮、机舱、塔架、驱动链、偏航装置等，专家系统控制技术可以应用于风力发电机组的故障诊断，在建构风力发电机组的专家故障系统模型的前提下，与模糊控制技术进行整合运用，准确而快速地判定出风力发电控制系统的故障原因，并在对机组电流信号进行分析的前提下，对其特征向量进行信息提取，基于机组电流信号进行故障诊断。 4人工神经网络技术在风力发电系统中的运用 人工神经网络技术通过对动物神经的研究，模仿神经系统的网络特征，在电力系统中具有高度的应用。其类似于神经元的独立性以及并联完成任务的组织性，可以在风力发电过程中对于风速实现预测。神经网络中所采用的模型大多为反向传播算法模型，在BP以及广义回归神经网络的运用中，通过神经网络自带的演算和变量输入，可以有效的预测风速和风量。而其具备的另一个优点是即是系统中存在这大量的不确定性，其也能在通过减少功率的波动来实现预测。从而稳定的实现系统的运行和控制。 5最优控制智能技术在风力发电系统中的运用 风力发电系统的实际运行受风能动态影响极大，因此风力机电系统也就具有较强的不确定性，而其平衡点也会受风速变化的影响而变化不定。数学模型构建的难度较大，对优化系统的控制效果极佳。但实际上，仅依据工程附近线性模型来进行控制器的设计是无法满足风力发电控制系统性能的要求的。由于不同形式的线性方法与动态线性大致相同，反馈线性能够有效保证精确化线性的范围。而在风力发电系统实际运行过程中，无论有无功率都必须对负载情况来作出反映，转子电流也会随之发生变化，而其与小电功率波动要求之间的冲突主要表现为如何实现其最优控制状态。而通过对最优控制智能技术的合理应用，就能够对这些不可控的影响因素或变量进行充分分解与线性化处理，进而提升其对风能的捕捉效率与利用效率。与此同时，在风力发电控制系统中运用最优控制智能技术，也就是通过对反馈线性化与跟踪控制应用的充分结合来实现对发电机转子转速跟踪风速变化情况的有效控制，并确保在发电机转子转速跟踪风速变化下，实现叶尖速比的最优状态，确保对额定风速风能的有效捕获，最终实现对风力发电系统的有效控制。 总结：由于风速的随机性和不确定性，风力发电控制系统也具有复杂、强非线性的特征，传统的控制方法无法达到最佳的控制效果。风力发电控制系统还有更多的使用价值有待挖掘，应对其使用价值深入挖掘，进而使风力发电控制系统能够造福更多的领域。 参考文献： [1]赵国材，周前程.风能变换系统在电网频率调节中的应用仿真[J].计算机系统应用，2012（6）.