用于风力发电系统中的仿真技术

4.2 风电场仿真机的作用
　　大型风电场通常安装几十台或几百台风力发电机组，且单机容量更大，控制系统也更加复杂（变速风力发电机组在低风速下具有更高的风能转换效率，相信会得到更为广泛的应用），对风电场运行操作人员提出了更高的要求。考虑到我国风电系统的发展现状，风电场仿真机的应用将有助于消除风电发展面临的某些制约因素。
　　首先，可有效解决人才短缺问题。风电产业的快速发展直接带动风电技术人员需求的增长，但当前的人才供应状况不容乐观。国内高校未设立风电专业或专业方向，风电企业只能从相关专业遴选所需的技术人员。技术人员缺乏对风电场系统构成与运行知识的了解，更缺乏运行操作经验。借助仿真机，可以在较短的时间内培训出合格的运行操作人员。
　　其次，可有效提高运行管理水平。技术人员可以在仿真机上开展反事故演习和不同运行方式仿真实验，熟练掌握各种异常运行工况下的应对处理措施，进而提高实际风电场的运行水平，减少设备受损几率，提高风电场运行的安全性和经济性。
　　4.3 风电场仿真机模型组成特点
　　前面叙述的风力发电机组和风电场的仿真模型侧重于分析研究方面的应用，若用于人员培训，则需要在建模方法、模型覆盖范围等方面做出调整。主要体现在下述几个方面。
　　4.3.1 实时模型
　　要求模型参数的变化在时间尺度上与实际系统一致。受限于计算机的运算能力，对于运算量大的模型要进行简化处理。如电网潮流计算模型适当简化，电磁暂态过程通常不予考虑。
　　4.3.2 考虑风向和季节因素
　　除前面讨论的风速变化特性外，仿真机还需要考虑风向变化对风电机组和风电场运行的影响。同时，应选取几个代表性季节分别仿真其风速特性，并考虑不同季节的风密度的变化。
　　4.3.3 更详细的风力发电机组模型
　　前面提到的将风力机或发电机合并建模的方法不再适用，需要一一建立每一台风电机组的仿真模型。实际机组的全部系统、运行人员在控制室能够观测到的全部参数均在仿真之列，仿真范围较分析研究用模型要宽得多，除图3、图4 表示出的子系统外，还包括：
　　1） 包含金属温度、振动、受力变形等参数计算的设备本体模型；
　　2） 偏航控制等辅助控制系统模型；
　　3） 风力机机械能计算应考虑尾流效应；
　　4） 各种辅助系统模型，如润滑油系统、冷却系统等；
　　5） 变压器及厂用电系统模型。
　　4.3.3 完整的人机界面仿真
　　出于为受训学员提供一个真实的操作环境，以及操作员站使用培训两个方面的考虑，仿真机应设置多台仿真操作员站以仿真实现操作员站的全部操作监视功能。大型风电场通常分期建设，操作员站因设备供货厂家的不同而风格各异，为此，应仿真实现各种不同类型的操作员站。
　　结论与展望
　　在西方发达国家，仿真技术在风力发电系统中得到了越来越广泛的应用，仿真理论、方法和建模技术逐步完善，仿真技术解决了很多实际生产过程中遇到的技术问题。借鉴国外已有的研究成果，对于提高我国风电系统仿真技术的应用研究水平将大有帮助。本文提出了应用风电场仿真机开展人员培训，进而解决我国风电发展面临的人才短缺问题的建议。相信仿真技术的应用，对于提高我国风电产品的自主研发能力和风电场运行管理水平将会发挥日益重要的作用。
　　主要参考文献目录
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