發(fā)布時間：2020-09-28 09:39

　　 風能是大自然中取之不盡且最接近商業(yè)化的新能源,得到了全球能源研究機構的青睞。針對目前的常規(guī)風電機組,液壓蓄能型風電機組因機艙只布置液壓泵及附件,其機艙內(nèi)部的重量會大幅減少,對吊裝十分有利,液壓馬達及發(fā)電機等放置在地面,運行維護更為方便。機組由液壓馬達直接驅(qū)動同步發(fā)電機發(fā)電,省去了傳統(tǒng)風電機組的齒輪箱和整流逆變設備。引入了液壓蓄能器作為蓄能裝置,實現(xiàn)了在風不穩(wěn)定或短期無風情況下持續(xù)發(fā)電,提高了風能的利用率。本文針對液壓蓄能型風電機組的運行特性展開研究,首先對無蓄能裝置的液壓型風電機組工作原理進行了介紹,之后根據(jù)蓄能裝置作用于機組的不同位置進行了分析,選取了合適的蓄能裝置配置方式,并提出了液壓蓄能型風電機組的運行區(qū)間。以液壓蓄能型風電機組作為研究對象,建立了機組各組成部分的數(shù)學模型。對液壓蓄能型風電機組各組成元件進行了計算及選型。分析了加入蓄能裝置后,整個機組的控制策略,并通過AMESim軟件搭建了機組的仿真模型。最后介紹了本課題的研究項目:600k W液壓蓄能型風電試驗樣機,證明液壓傳動風力發(fā)電系統(tǒng)的可行性。本文具體分析了蓄能壓力對機組運行特性的影響,在AMESim軟件中首先對無蓄能裝置時,液壓型風電機組的運行狀態(tài)進行仿真,驗證了仿真模型計算與搭建的正確性。然后切入不同壓力的蓄能裝置,對主傳動液壓系統(tǒng)壓力、風輪運行特性、發(fā)電機運行特性、蓄能裝置運行特性進行了仿真研究。根據(jù)仿真結果進行分析,總結不同壓力蓄能裝置切入后,液壓蓄能型風電機組的運行特性。在風大而電力需求小時,機組應當切入壓力較小的蓄能裝置,這樣即能夠滿足電力需求,又能夠?qū)⒍嘤嗟娘L能轉化為液壓能儲存起來;在風小而電力需求大時,機組應當切入壓力較大的蓄能裝置,提高機組的發(fā)電功率以滿足電力需求;在無風或者極端風速下,可直接切入大壓力蓄能裝置作為單獨動力源,實現(xiàn)機組在一定時間內(nèi)的持續(xù)發(fā)電。本文的研究結果不僅為該機組的推廣提供了理論支持,也為大容積蓄能器在容積調(diào)速回路中的其他應用提供了參考。
【學位單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM315
【部分圖文】：

（a） 機組概念圖 （b） 液壓系統(tǒng)原理圖圖 1.1 查普驅(qū)動公司風力發(fā)電機組示意圖2009 年，阿托斯公司受到國家項目基金的資助，設計并搭建了 1.5MW 液壓型風電機組的試驗樣機[29]，其示意圖如圖 1.2 所示。該公司采用數(shù)字定量泵-數(shù)字變量馬達傳動形式，其中定量泵采用閥配流柱塞缸形式。風輪轉動時，68 個柱塞配合工作吸入低壓油排出高壓油，高壓油驅(qū)動兩個變量馬達，拖動勵磁同步發(fā)電機轉動實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電[30]。

（a） 機組概念圖 （b） 液壓系統(tǒng)圖 1.1 查普驅(qū)動公司風力發(fā)電機組示意圖阿托斯公司受到國家項目基金的資助，設計并搭建試驗樣機[29]，其示意圖如圖 1.2 所示。該公司采用數(shù)形式，其中定量泵采用閥配流柱塞缸形式。風輪轉動低壓油排出高壓油，高壓油驅(qū)動兩個變量馬達，拖網(wǎng)發(fā)電[30]。

（a）機組模型圖 （b）液壓系統(tǒng)原理圖圖 1.3 單泵-多馬達多級控制的風電機組示意圖美國加州理工大學噴氣推進實驗室（JPL）于 2012 年發(fā)表了一種新型風力機中試報告[31]。它利用一種高壓泵將電動機的轉動能量轉換為高壓液體的能量，將高壓液體輸送到地面儲存并發(fā)電。但這是一種小型實驗室方案，不是風輪驅(qū)動，是靠電動機驅(qū)動的實驗室方案，從 JPL 的試驗可以看出，利用液壓傳動系統(tǒng)可以有效實現(xiàn)能量傳遞和驅(qū)動，配合較好的控制系統(tǒng)其效率可以與目前所用的機械傳動系統(tǒng)媲美。目前的試驗研究已經(jīng)表明，機組的主傳動液壓系統(tǒng)傳動效率已超過85%。由以上可以看出，國外的研究主要是針對液壓型風電機組本身，并沒有過多的研究加入蓄能技術對于液壓型風電機組的影響。國內(nèi)在液壓蓄能型風電機組上也做了一定的研究，但目前國內(nèi)的研究僅限于理論和模型化及概念研究，無大機組研發(fā)經(jīng)驗可以借鑒。2009 年，王延忠、陳燕、海錦濤在發(fā)明專利提出了一種液壓傳動型風電機組，由風輪帶動液壓變量泵，通過容積調(diào)速回路調(diào)節(jié)液壓定量馬達的轉速，也將蓄能器加入到了容積調(diào)速回路中。2009 年，蘭州車輛研究所有限

【參考文獻】

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本文編號：2828636