CL Windcon

建模和控制以提高风电场的盈利能力

风力发电场

陆上和海上风力发电科学的新发现表明,需要主动尾流管理技术来提高整体发电量,减少结构负荷,延长电厂寿命。利用最先进的风电场建模和控制技术,DNV相信现在可以设计和实施实现这一目标的系统。

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欧文Bossanyi

欧文Bossanyi

首席工程师

风电场的控制是复杂的,无论是涡轮机本身还是气流。大气边界层与涡轮相互作用,产生尾迹,尾迹嵌入气流中,产生复杂的动力学。因此,优化所有这些因素是极其困难的。

因此,要充分了解整个系统的细节和准确性,就需要详细的建模,包括基于计算流体动力学(CFD)的高保真流动模型,需要大量的计算资源,以及更简单的工程模型,以捕捉最重要的影响,这些模型快速且易于运行。现场测试也很困难。可实现的能源捕获增加在很大程度上取决于应对这些挑战。

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欧文Bossanyi

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首席工程师

智力是适应变化的能力
斯蒂芬·霍金

主动尾流管理

对于尾流相互作用的控制,DNV提出了两种选择:轴向感应控制和尾流转向控制。这两种方法都涉及牺牲一些涡轮机的发电量,以最小化尾迹相互作用,并提高其他涡轮机的产量,目的是提高风电场的总体产量,同时减少受尾迹影响的涡轮机的疲劳负荷。

轴向感应控制通过降低某些涡轮机的功率设定点来减少尾迹相互作用,从而使其他涡轮机产生更多的功率。尾流转向控制涉及到将一些涡轮机错对准风。这也会牺牲一些动力,但会使尾流远离下游涡轮,从而减少尾流之间的相互作用。

作为欧盟Horizon 20-20项目“CL-Windcon”的一部分,DNV已经在一个风电场进行了轴向感应控制的现场测试,并在同一风电场进行了尾流转向测试。这为进一步开发和验证DNV的LongSim软件提供了机会,该软件随后用于设计现场测试中使用的控制器,并在开始实际现场测试之前进行详细的模拟测试。

的好处

DNV认为,在满足电网系统要求的同时,通过增加风电场总发电量的系统,现在有可能进一步降低风能的平均成本。现有的风电场应该使用这些先进的控制策略来提高产量,降低运营成本并延长工厂的使用寿命。应该设计新的风力发电场和风力涡轮机,以便他们能够利用这些机会。

人们对风电场建模和主动尾流控制技术有浓厚的兴趣,但不确定性仍然存在。进一步验证模型和控制策略是增加对风电场控制设计方法和可实现效益的信心的关键下一步。