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【摘 要】本文从多个角度探讨搭建一个综合实训平台的需求及现状,优先提出将目前的多个机型技术、多款仿真软件、设计认证软件、虚拟仿真接口软件融合起来,以期服务于风电行业纵深发展需求。
【关键词】风电机组;仿真;实训;管理平台
一、整机厂商仿真测试系统现状
经过调研,国内整机厂商中,金风科技主要机型为600kW、750kW定桨距异步风电机组,低速永磁同步风电机组1200kW、1500kW、2500kW机型,具备国家级风力发电工程中心,具备定桨距风电机组培训机组及直驱风电机组6MW测试平台。具备双馈风电机组全功率测试平台的整机厂商有:东汽风电1000kW、1500kW、2500kW全功率测试平台,上海电气具备1250kW、2000kW、2500kW全功率测试平台,中船重工海装风电具备850kW、2000kW全功率测试平台,明阳风电1500kW、2500kW全功率测试平台、华锐风电具备1500kW、3000kW、5000kW全功率测试平台,以上厂商装机超过3000台,其他整机厂商在此不去一一列举。国外整机厂商,如丹麦的VESTAS、美国的GE、德国的SIMENSE等,也具备相关产品的全功率测试平台。
二、控制系统厂商研究现状
国内控制系统厂商,天津瑞能具备3600kW双馈-永磁发电功能测试平台,用于测试变流器、主控系统、变距系统等;科诺伟业具备3000kW双馈发电测试平台,用于测试变流器、主控系统、变距系统等;海德新能源、禾望电气具备3000kW风电测试平台,用于测试风电变流器。国外控制系统厂商,三大风电主控系统提供商的丹麦的MITA具备主控系统及变距系统测试平台,奥地利Bachmann公司具备主控系统测试平台,德国Beckhoff具备主控系统测试平台,其他厂商不再一一列举。国外软件提供商,丹麦的KK公司在国内与中船合作,设立了控制系统制造公司,也具备控制系统国内测试系统,英国GH公司也提供软件DEMO,与国内很多整机厂商合作提供整机设计技术以及软件核心代码,属于首选的机组虚拟软件。
三、风电场业主仿真系统现状
国内风电场业主例如五大电力集团,具备专门的风电培训基地的代表性培训中心有国电龙源苏州龙源白鹭风电职业技术培训中心具备Gemasa G58-850kW双馈风力发电机组、丹麦WICON 100kW定桨矩失速型风力发电机组、VESTAS 42-600kW风力发电机组部件、运达49-750kW风力发电机组部件、DEWIND 46-600kW风力发电机组部件;大唐新能源风电培训中心,具备Vestas V80仿真机组,主要用于了解风机原理、掌握动作过程、开展故障分析的教学。国外业主基本与相关整机厂进行相关的技术仿真培训,另行搭建仿真设备的很少。
四、高校及科研院所研究概况
国内高校及科研院所,北京化工大学计算机模拟与系统安全工程研究中心具备西门子公司接口的风力发电机仿真设备E-Wind Turbine,采用虚拟现实技术,以海上风电场机组为场景,机型模拟500kW以下,并网技术由异步软并网发展到双馈发电机转子变流器励磁并网、全功率软并网,也称电网友好型并网。其他高校设立相关风电研究的专业及新能源实验室,但是光伏演示设备居多。
五、研究展望及结论
综合仿真实训平台目前仍为全世界稀缺产品,其功能应该如下:首先作为风力发电机设计软件,能选择叶片翼型设计,失速型叶片仅用于定桨距定速机组,而变桨距叶片的设计选型用于目前大批量装机的变速双馈发电机组,以及永磁同步发电机组。GH Bladed作为虚拟整机仿真软件,可以将叶片的翼型全部数据导入其中,并将机组的基本参数,包含传动链、发电机、塔架、风况等参数输入其中,作为风电机组虚拟整机的设计参数,为控制策略的验证及载荷分析提供原型机。Beckhoff公司的TWINCAT嵌入式平台具备高级语言接口,可以融合美国微软 Visual Studio开发平台,在实现Matlab仿真成功后导出控制系统软件C代码,直接写入控制器作为控制系统应用程序,对优化控制系统功能具备更好的手段。配合实时数据库SCADA系统,管理人员培训过程,与加拿大Famic公司的Automation Studio液压、气动、控制仿真软件接口,实现与风电场数据的融合分析,组成一套实例化风电综合交互仿真系统是具备可行性的。
基于以上研究,结合目前的技术,基本可以实现本文预计的风电综合仿真实训管理平台,以造福国内的风电行业及人才发展,为打造民族风电产业实现贡献。
参 考 文 献
[1]王承煦,张源.风力发电[M].中国电力出版社,2003
[2]许洪华,郭金东,鄂春良.世界风电技术发展趋势和我国未来风电发展探讨[J].中国风能.2005(2)
作者简介:单超,女,教授,硕士学位,研究方向:管理学。
基金项目:本文系2012辽宁省教育厅科学研究一般项目《关于风力发电机仿真培训管理信息系统的研究》(项目编号:L2012461)的部分研究成果。
【关键词】风电机组;仿真;实训;管理平台
一、整机厂商仿真测试系统现状
经过调研,国内整机厂商中,金风科技主要机型为600kW、750kW定桨距异步风电机组,低速永磁同步风电机组1200kW、1500kW、2500kW机型,具备国家级风力发电工程中心,具备定桨距风电机组培训机组及直驱风电机组6MW测试平台。具备双馈风电机组全功率测试平台的整机厂商有:东汽风电1000kW、1500kW、2500kW全功率测试平台,上海电气具备1250kW、2000kW、2500kW全功率测试平台,中船重工海装风电具备850kW、2000kW全功率测试平台,明阳风电1500kW、2500kW全功率测试平台、华锐风电具备1500kW、3000kW、5000kW全功率测试平台,以上厂商装机超过3000台,其他整机厂商在此不去一一列举。国外整机厂商,如丹麦的VESTAS、美国的GE、德国的SIMENSE等,也具备相关产品的全功率测试平台。
二、控制系统厂商研究现状
国内控制系统厂商,天津瑞能具备3600kW双馈-永磁发电功能测试平台,用于测试变流器、主控系统、变距系统等;科诺伟业具备3000kW双馈发电测试平台,用于测试变流器、主控系统、变距系统等;海德新能源、禾望电气具备3000kW风电测试平台,用于测试风电变流器。国外控制系统厂商,三大风电主控系统提供商的丹麦的MITA具备主控系统及变距系统测试平台,奥地利Bachmann公司具备主控系统测试平台,德国Beckhoff具备主控系统测试平台,其他厂商不再一一列举。国外软件提供商,丹麦的KK公司在国内与中船合作,设立了控制系统制造公司,也具备控制系统国内测试系统,英国GH公司也提供软件DEMO,与国内很多整机厂商合作提供整机设计技术以及软件核心代码,属于首选的机组虚拟软件。
三、风电场业主仿真系统现状
国内风电场业主例如五大电力集团,具备专门的风电培训基地的代表性培训中心有国电龙源苏州龙源白鹭风电职业技术培训中心具备Gemasa G58-850kW双馈风力发电机组、丹麦WICON 100kW定桨矩失速型风力发电机组、VESTAS 42-600kW风力发电机组部件、运达49-750kW风力发电机组部件、DEWIND 46-600kW风力发电机组部件;大唐新能源风电培训中心,具备Vestas V80仿真机组,主要用于了解风机原理、掌握动作过程、开展故障分析的教学。国外业主基本与相关整机厂进行相关的技术仿真培训,另行搭建仿真设备的很少。
四、高校及科研院所研究概况
国内高校及科研院所,北京化工大学计算机模拟与系统安全工程研究中心具备西门子公司接口的风力发电机仿真设备E-Wind Turbine,采用虚拟现实技术,以海上风电场机组为场景,机型模拟500kW以下,并网技术由异步软并网发展到双馈发电机转子变流器励磁并网、全功率软并网,也称电网友好型并网。其他高校设立相关风电研究的专业及新能源实验室,但是光伏演示设备居多。
五、研究展望及结论
综合仿真实训平台目前仍为全世界稀缺产品,其功能应该如下:首先作为风力发电机设计软件,能选择叶片翼型设计,失速型叶片仅用于定桨距定速机组,而变桨距叶片的设计选型用于目前大批量装机的变速双馈发电机组,以及永磁同步发电机组。GH Bladed作为虚拟整机仿真软件,可以将叶片的翼型全部数据导入其中,并将机组的基本参数,包含传动链、发电机、塔架、风况等参数输入其中,作为风电机组虚拟整机的设计参数,为控制策略的验证及载荷分析提供原型机。Beckhoff公司的TWINCAT嵌入式平台具备高级语言接口,可以融合美国微软 Visual Studio开发平台,在实现Matlab仿真成功后导出控制系统软件C代码,直接写入控制器作为控制系统应用程序,对优化控制系统功能具备更好的手段。配合实时数据库SCADA系统,管理人员培训过程,与加拿大Famic公司的Automation Studio液压、气动、控制仿真软件接口,实现与风电场数据的融合分析,组成一套实例化风电综合交互仿真系统是具备可行性的。
基于以上研究,结合目前的技术,基本可以实现本文预计的风电综合仿真实训管理平台,以造福国内的风电行业及人才发展,为打造民族风电产业实现贡献。
参 考 文 献
[1]王承煦,张源.风力发电[M].中国电力出版社,2003
[2]许洪华,郭金东,鄂春良.世界风电技术发展趋势和我国未来风电发展探讨[J].中国风能.2005(2)
作者简介:单超,女,教授,硕士学位,研究方向:管理学。
基金项目:本文系2012辽宁省教育厅科学研究一般项目《关于风力发电机仿真培训管理信息系统的研究》(项目编号:L2012461)的部分研究成果。