风力发电系统优化控制 国际电气工程先进技术译丛

本书特色

本书涵盖了风力发电所涉及的几个关键技术领域：风能、风能转换系统、风电场数学建模、风电机组控制系统、风电机组优化控制器、风能转换系统优化设计准则、变流器控制、变桨距控制系统以及风电系统实验设计等诸多方面。书中给出了风能优化控制系统的具体实现方法，并通过仿真、实验双重验证，提供了不同控制策略下所得到的详实波形，便于对比分析，加深读者印象。本书适合从事风力发电行业、电力电子与电力系统行业、风电控制系统、风电场运行与维护的工程师参考，尤其适合高等院校的本科生和研究生阅读。

内容简介

本书涵盖了风力发电系统所涉及的几个关键技术领域：风力资源、风电场微观选址、风力机类型、风能转换系统、风电场数学建模、风电机组控制系统、风电机组优化控制器、风能转换系统优化设计准则、变流器控制、变桨距控制系统以及风电系统实验设计等诸多方面。书中详细给出了风电系统控制部分的技术细节和具体实现方法，并通过仿真、实验双重手段，对不同控制策略下所得到的详实波形进行了对比分析，有一定的工程理论价值和工程借鉴、示范作用。本书适用于从事风力发电行业、电力电子与电力系统行业、风电控制系统、风电场运行与维护的工程师参考，亦可作为风电控制系统工具手册使用，尤其适合高等院校的本科生和研究生阅读。

节选

相关资料

插图：变速WECS变速风电机组是目前*常用的WECS之一。与恒速风电机组相比，它具有很多优势。首先*重要的是，发电系统与电网频率之间解耦，这就使得控制和优化运行更加灵活。当然，需要用到电力电子变流器，它们是发电机和电网之间的连接装置。实际上，正是由于电力电子变流器，使得变速操作成为可能。在实现更高的风能普及水平方面，由变速操作提供的高可控性是一个功能强大的优势（Sorensen等，2005Htansen and Hansen，2007）。变速操作允许风电机组在*大空气动力效率下不断调整其转速（加速或减速）。设计恒速风力发电机时，是在一种风速下实现*大的空气动力效率，而变速风力发电机可以在一个很宽的风速变化范围内实现*大空气动力效率。此外，变速运行可以为了实现不同的目标而采用先进的控制策略，例如减少机械应力、减少噪声、增加风能捕获等（Ackermann，2005；Burton等，2007）。功率控制能力指的是风力发电机的空气动力性能，特别是在功率限制运行范围内。所有的风力发电机都具有某种功率控制功能。失速控制WECS功率控制*简单的形式是在高风速下不改变叶片的几何形状而通过利用失速效应来降低空气动力效率。随着风速的增加，风轮空气动力“自然”地驱动风轮处在失速工况。这种方法的关键在于叶片轮廓的特殊设计。此设计在额定功率附近提供了失速效应，而且没有不期望的空气动力特性。这一功率控制方法的缺点是：由风力引起了较高的机械应力，随着空气密度和电网频率的变化，协助起动和*大稳态功耗的值并没有变化（Hansen and Hansen，2007）。变桨距控制WECS和主动失速控制WECS另一种控制功率的方法是改变桨距角从而改变叶片的几何形状。这种方法如今被广泛应用，通过改变桨距角从而改变风速在叶片上的行程，也就是使叶片对风或侧风。根据叶片改变的方向（对风或侧风），又分为桨距控制和主动失速控制。这两种方法的具体分析和它们之间的差别将在后续章节给出。

作者简介

作者：（罗马尼亚）蒙特安努（Lulian Munteanu） （罗马尼亚）Antoneta luliana Bratcu （丹麦）Nicolaos-Antonio Cutuluis 等 译者：李建林 周京华 等李建林，1976年生，博士，博士后，中国电力科学研究院副研究员，硕士生导师。中国可再生能源风能协会委员，全国风力机械标准化技术委员会委员，中国电气工程大典可再生能源发电工程编委，电工技术学会、动力工程学会新能源专委会委员，《电网技术》、《电工技术学报》、《电力系统自动化》、《中国电机工程学报》等期刊特约审稿人，IEEE会员。2005年获浙江大学电力电子与电气传动专业博士学位，2005～2007年在中国科学院电工研究所从事博士后科研工作，研究方向为可再生能源发电技术、风力发电技术、电力电子技术、大规模储能技术。2009年11月调入中国电力科学研究院工作，从事风光储方面的研究工作。主要承担了国家自然科学基金项目1项，全国博士后基金项目1项，中国科学院所长基金项目1项。近年来发表文章100余篇，其中60余篇被EI检索，发明专利10项。著有《风力发电中的电力电子交流技术》、《风力发电系统低电压运行技术》，参与编写了《中国电气工程大典》（可再生能源卷：风力发电技术）。周京华，1974年生，博士，北方工业大学副教授，硕士生导师。2005年获西安交通大学电气工程专业博士学位。北京市中青年骨干教师，2009年入选北京市科技新星计划，2006年获中国有色金属工业协会颁发的中国有色金属工业科学技术奖（三等）一项。研究方向为多电平变换技术在大功率变频器、PWM整流器、有源电力滤波器及清洁能源中的应用。近年来，以**作者发表论文34篇，其中中文核心期刊10篇，EI检索14篇，已申请发明专利1项，编著教材1部。科研方面，承担北京市教委面上项目1项，参与完成北京市自然科学基金项目1项，参与国家自然科学基金项目2项，承担企业委托项目5项。目前，已经成功为企业开发出1140V／400kW三电平大功率变频器、380V／400kW能量回馈型电磁搅拌器、6kV／600kW多单元串联型能量回馈高压变频器，并已实现产品化，推向市场。