风电机组

发力新能源新赛道，助推能源清洁低碳发展。研制具有自主知识产权的10兆瓦级及以上海上风电机组和关键部件。推进新型高效晶硅电池发展，加快钙钛矿等新一代光伏电池的研发。加强燃料电池系统集成与控制、高压和液态储氢等关键技术攻关，重点建设中日（上海）地方发展合作示范区

近日，河北张家口张北县一种全新的风力发电塔现世。该风塔高度140m，底部高度50多米，由8条钢管混凝土两两相交成“人字形”空间结构组成，中间设检修平台，上部为纯钢塔筒。据了解，该新型风塔由武汉釜硕新能源科技有限公司独立研发设计，示范风电机组样机单机容量7MW，叶轮直径187m，是国内首台已吊装陆上7MW风电机组，也是目前国内单机容量最大的示范样机。

构网型变流器具有较好的惯量阻尼特性，目前已经成为新能源方面的研究焦点。为此，首先研究构网型风电变流器的阻尼特性，从阻抗的角度分析其对外等效特性，并利用伯德判据分析其在并网时的稳定性；其次从惯量的角度研究构网型风电变流器对电网的频率支撑特性，通过仿真分析，对比构网型风电变流器与跟网型风电变流器在电网频率变化及风机侧功率变化时的支撑能力。研究结果表明：构网型风电变流器对外阻抗特性呈阻感特性，并网稳定性较好；构网型风电变流器在电网故障时能够提供一定的功率支撑，等效增加了系统的惯量，并网特性较好。

目前，调频死区对于风储联合调频的影响机理尚不明确，且风储最优调频死区参数难以获得。为此，对考虑一次调频死区的风储联合调频进行机理分析并提出最优的死区参数设置方案。首先，依据风电机组与电池储能的不同调频特性确定对应的死区模型，建立考虑风储一次调频死区的频率响应模型。其次，分析调频死区内外不同特征以及风储不同投入阶段对动态频率的影响，进而分段解析求解最大频率偏差时域表达式。然后，为兼顾调频效果与调频经济性，提出基于改进多目标粒子群(improved multi-objective particle swarm optimization, IMOPSO)算法的调频死区参数寻优方法。最后，仿真验证了将风储一次调频死区参数分别设置为0.0579 Hz和0.0386 Hz时所提方法的有效性。

本项目对海上风电场全景监控和预测性维护技术进行了研究，开发了相关系统。在监视方面，提出一种海上风电全景一体化监控架构，首次建立辅控系统CIM 模型，实现了主辅设备的统一建模及海上升压站全数字化；功率预测方面，提出可在线校正的海上风电功率预测方法，针对高变化率的海风实时修正预测模型，解决传统预测模型自适应差问题，提升了海上风电功率预测精度；功率控制方面，提出计及多因素和约束条件下海上风电有功功率控制方法及计及多时间尺度的无功设备两层协调控制方法，攻克了大惯量风电机组有功功率调节慢且精度不高的问题，实现了风电机组、无功设备功率调节次数的最优化及无功电压精准控制；运维方面，提出一种大数据趋势特征拟合的海上风机故障预测方法，结合海洋环境数据，建立多种风机劣化概率随机模型，风电机组潜在性故障判别有效率可达85%以上，实现海上风电场预测性维护。项目成果通过中国电机工程学会鉴定，结论为：“项目内容具备推广应用价值，填补了国内外空白，整体达到国际领先水平”。 项目成果目前在国内外没有同类产品可以比较。在统一模型、统一监视方面，国内外无相对应技术或产品；在控制和预测方面，技术指标处于国内外领先水平；率先建立的预测性维护体系，实现了海上风电场的智能运维。 项目成果已在25个海上风电项目中应用，对我国海上风电健康发展起到积极促进作用。从海上风力发电企业考虑，有利于降低海上风电场建设和运维成本，改善运维人员工作环境，提升企业运维水平及生产效率，增强企业的市场竞争力，年均节约运维成本约100万元；从整个新能源发电产业考虑，能够提升海上风电场可控性，有利于促进海上风电产业的发展，进而为减少碳排放，降低环境污染做出贡献。 项目成果能够为海上风电项目后期运行维护、系统协调、电网服务、资产管理等方面提供有效的技术手段和管理平台，应用前景广阔。

风电机组并网容量占比的不断增大为电力系统风电消纳带来了巨大挑战。数据中心作为高灵活性电负荷，具有电网风电消纳巨大潜力。因此，提出一种计及数据中心和风电不确定性的微电网经济调度模型。首先，根据数据中心的分层结构建立信息层和电力层之间的耦合模型；其次，针对风电出力不确定性，搭建计及数据中心和风电不确定性的微电网经济调度模型；最后，基于对偶理论和两阶段鲁棒优化算法，将调度模型转化为鲁棒优化模型并采用列和约束生成算法（column and constraint generation，C&CG）和对偶理论进行求解。算例结果表明：数据中心参与微电网经济调度可有效降低运行成本，同时系统运营商按需求可灵活调整风电出力不确定性。

考虑风电场中不同风况下风电机组参与一次调频能力的差异，在下垂控制和惯量控制策略的基础上，对机组的调频能力评估方法进行优化。 方法 提出了一种改进的多机组调频参考功率协同控制策略。 结果 引入多机组协同控制方法能够有效改善机组之间调频参考功率的分配，从而有效调节各机组参与系统一次调频的程度。在惯量控制和下垂控制的基础上引入改进的协同控制策略，依据机组在实际风况下运行的状态，评估机组能够有效参与一次调频的参考功率。引入调频能力系数能够实现调频功率参考值在各机组之间按能分配。 结论 协同控制策略能够有效保护风电机组转速，同时能够有效改善电网频率响应。