基于FAST的大型风电机组载荷分析与降载控制优化的开题报告.docx

基于FAST的大型风电机组载荷分析与降载控制优化的开题报告
一、绪论
随着可再生能源在能源领域中的应用不断增多，风电作为其中的重要代表之一，其技术发展和应用不断深化。然而，由于风能源在性质上是难以掌握的，风场在理论上难以模拟，因此构建稳定、可靠的风能转换系统是风电研究的关键问题之一。即使是在顺风条件下，风力涡流和风速变化也会对风能转换系统的稳定性和可靠性产生不利影响。为了解决整个风电机组在实际工作中面临的各种问题，降低风能转换系统的失效率，降低风电机组的维护成本，需要研究和开发一些新的智能控制策略。
本项目基于FAST（风能软件工具箱）研发一种新的智能控制策略，旨在实现风电机组的载荷分析和降载控制优化，从而提高整个风电机组的运行效率，减少系统的恶劣影响并降低风电机组的维护成本。本文将详细介绍该项目的研究内容和方案。
二、研究内容
1.风电机组载荷分析
通过FAST工具进行模拟，研究风电机组在不同风速、不同风向和不同载荷下的运行情况，并分析其叶片、塔筒、齿轮等关键部件的应力变化情况。借助这些数据，采用适当的统计分析方法，对风电机组进行载荷分析和负载特性分析。
2.基于智能控制的降载策略
通过对载荷分析的结果进行分析，提出一种基于智能控制的降载策略，调整风机运行模式和运行参数，达到降低风电机组负载的目的。降载策略需要考虑机组的稳定性、可靠性、安全性等多个方面的因素，最终确定一个综合性的降载方案。
3.优化计算方法
通过对以上两个研究内容的综合分析和对FAST软件计算方法、优化算法的深入研究，提出一种用于快速计算风电机组载荷的优化计算方法。该方法需要提高计算效率和计算精度。
三、研究方案
1.建立FAST模型
首先需要建立风电机组的FAST模型，该模型需要包含风机、塔筒、齿轮和发电机等部件，同时需要考虑不同风向和不同风速下的运行情况。在建立模型时，需要对风电机组的运行参数进行优化设置，以便能够尽可能地模拟真实运行情况。
2.进行载荷分析
基于FAST模型，运用统计分析方法对载荷进行分析，包括叶片、塔筒、齿轮等关键部件的应力变化情况，以及各个部件的维修和更换周期等。分析结果可以为我们制定降载控制策略提供重要依据。
3.制定降载控制策略
在分析模拟结果的基础上，根据需要，制定优化降载策略，调整风机运行模式和运行参数，降低风电机组的负载水平。降载策略需要考虑机组的稳定性、可靠性、安全性等方面，最终确定一个综合性的降载方案。
4.优化计算方法
针对载荷分析和降载控制优化的需求，研发一种用于快速计算风电机组载荷的优化计算方法。该方法需要提高计算效率和计算精度，以便在实际工作中能够更加高效地进行模拟和分析，同时可以为降低风电机组的失效率提供有效的参考。
四、研究意义
本研究的主要目标是开发一种能够实现风电机组载荷分析和降载控制优化的智能控制策略，从而降低风电机组的失效率和运行成本，提高风能转换系统的维护效率和稳定性。该研究具有以下重要意义：
1.可提高风电机组的负载水平
本研究将重点关注风电机组的载荷分析和负载特性分析，进一步了解机组的运行情况，以制定合理的降载控制策略，从而降低机组的失效率，提高负载水平。
2.可提高风电机组的稳定性和可靠性
本研究将采用基于智能控制的降载策略，根据机组的运行情况和负载特性，确定降低负载水平的具体方案，从而提高风电机组的稳定性和可靠性。
3.可降低风电机组的维护成本
通过对风电机组的载荷分析和降载控制优化，可以降低机组的失效率和维护成本，提高机组的耐用度和稳定性，减少运维成本。
4.可扩大风力发电的应用范围
本研究的成果可为实际应用提供指导和支持，有效地降低风力发电的投资风险，推进风电技术的应用和研究。