考慮疲勞載荷分布的海上風電機組出力優(yōu)化控制

景少偉, 魏書榮

[教育部海上風電技術(shù)工程研究中心(上海電力大學), 上海 200090]

海上風電大規(guī)模開發(fā)是“雙碳”戰(zhàn)略實施的重要舉措。我國海上可開發(fā)風能資源約30億kW,開發(fā)前景廣闊[1]。但海上風電場維護困難[2],運維費用昂貴,約為陸上的2～3倍。通過優(yōu)化海上風電機組的疲勞載荷分布,降低海上風電場的維護頻率,既能有效降低運維成本,提升海上風電場的發(fā)電效益,還能提高海上風電場運行的安全穩(wěn)定性,意義重大。

目前,通過優(yōu)化風電機組的疲勞載荷來降低風電場全生命周期成本的方法主要有3種。第1種對風機某一結(jié)構(gòu)或部件進行疲勞載荷分析。文獻[3]以機組損傷維護最頻繁的傳動系統(tǒng)為研究對象,在有功控制過程中降低機組傳動系統(tǒng)的疲勞載荷。文獻[4]以風電機組低速軸和塔筒為研究對象,采用聚類方法將機組分類,以各類機組不同結(jié)構(gòu)疲勞載荷最小為目標,實現(xiàn)最小化機組整體疲勞載荷。第2種對風機整體疲勞程度進行分析與優(yōu)化。文獻[5]以單臺風機為例,驗證了風機可通過減載運行有效降低風機的疲勞載荷。文獻[6]通過最小化風機的載荷靈敏度之和,以達到風電場的總疲勞載荷最小化。第3種在第2種的基礎上,考慮了風電場內(nèi)各臺風機疲勞的關(guān)聯(lián)性。文獻[7]基于疲勞的累積特性,提出了利用風電場限值發(fā)電期間實現(xiàn)風電場疲勞均勻分布。文獻[8]以疲勞均衡性作為優(yōu)化目標,提出了以風電場5%～10%的總出力為代價均衡風電場的疲勞載荷分布。……