前回の記事ではツールボックスのダウンロードとインストールを中心に紹介しましたが、今回はツールボックスの使い方を簡単に紹介します。
さらに詳しいご紹介は、
请参考《Aeolus Toolbox for Dynamics Wind Farm Model, Simulation and Control》
5. シミュレーション例
解凍されたファイルには、上の枠で囲まれた 2 つのファイルがあります。ダブルクリックしていずれかのファイルを開きます。次のように：
このインスタンスを実行するときに、まずこの例が何を行うかを分析しましょう。後のツールボックスの使用を容易にするため。
上記のモデルには、風力タービン、風力発電所コントローラー、風力発電所、ネットワーク コントローラー、グリッド モデル、ネットワーク負荷モデルなどのいくつかの大きなモジュールが含まれています。
このツールボックスは主に風力発電所のシミュレーション用であるため、いくつかの要素イベントが制限され、簡素化されます。
1) 一定の平均風速
風力発電所全体のシミュレーションプロセス中、風速の平均風速は常に一定です。
2) 一定の平均風向
適切に設計された風力発電所では、風向きは一定です。風向きを変更したい場合は、風力発電所を再配置できます (相対的な位置、風向きは同じまま、風力タービンの位置は変わります)。
3) 2次元風場
風力場はハブの高さでのみ生成され、ウィンド シアーとタワーの影の効果は現時点では考慮されていません。
4) ヨーシステムなし
ヨー システムはありません。つまり、風に対する風力タービンの角度は変更できません。つまり、風の方向は一定であると考えられます。
1. 風力発電所の模型を作るときに注意すべきことは何ですか
1) 風力がランダムなエネルギー源であることはわかっているので、風力発電所の流れをシミュレートできなければなりません。
例えば、風上側にファンが並んでいる場合、排気ファンを通った風は必ず隣の列のファンに影響を与えます。
2) モデルには、コントローラーが風力発電所内で流れるリソースを管理できるようにする主な空気力学的影響も含まれています。
たとえば、目的関数を構築するときに、最適な電力と負荷の影響を最適化できます。
2. 風力発電所の設計
上記の紹介で、このモデルの風力発電所は 2 次元風力発電所であり、風力タービンの位置を自分で配置できることがわかりました。
風速と風向は風力発電所への入力の主な情報源であるため、風力発電所を設計する際にはこれらを指定する必要があります。上の図では、ファンの位置を設計し、グリッドのサイズを変更できます。
3. 風力タービン
モジュールの下三角の位置をクリックすると、詳細な内部モデルが表示されます。
ファンは 5 メガワットのファンです。ファンの出力は複数あることがわかりますが、(負荷に基づくため) 3 つ必要です。
1) P[W] 風車が発電する発電量
2) CTタワーの推力係数
3) v_nac で測定したナセル内の風速
出力の残りの部分は補助出力として使用されますが、モデルでは使用されませんが、他の問題について議論する便宜のために使用されます。簡単な説明はこちら:
4) w_gen ジェネレーターの速度
5) ピッチピッチ角のセンサー測定
6) M_シャフトローターシャフトのトルク
7) M_トウタワーの曲げモーメント
8) 補助ユーザー定義出力
3 つの入力パラメータ:
1) P_max はコントローラからの電力基準です。
2) v_rot 実効風速、平均ローター風速
3) v_nac はナセル格子点での風速です。
上の図は、風速、回転、風力タービンの情報など、風力タービンの関連パラメーターを示しています。
上は風車建設当時の構造図です。
ファンモジュールを開くと、各モジュールが対応する構造になっていることがわかります。対応する式の導出を確認するには、推奨される参考文献を参照してください。
4. 風力場のモデリング
風場は、ファンのない自然な風場と、ファンの後流の影響を受ける風場の 2 つのモデルで表すことができます。そして両方のモデルは、テイラーの非粘性凍結仮説が正しいことを前提としています。次の 2 つの風力場モデルについて詳しく紹介します。
4.1 自然風フィールド
モデルの異なる点での風速はスペクトル行列法によって構築され、平均風速は一定、つまり経度平均風速は一定です。
凍結乱流仮説によれば、水平方向の 1 列目の風速を設定するだけで、後部ファンの風速をランダムに生成できます。
4.2 航跡風場
航跡部分についてはここでは詳しく説明しません。
5.風力発電所コントローラー
電力の配分は比例配分に従って制御されます。
6.要約する
「電球」、つまりグリッド側のユーザーの負荷を調整すると、負荷の変化により周波数が変化します。系統計測では、現在の風力発電所の発電電力と負荷電力を知ることができ、系統周波数の変化を知ることができます。グリッド コントローラーでは、入力時のグリッドの周波数と風力発電所からの推定利用可能電力。計算後、基準電力は風力発電所コントローラーに送信されます。風力発電所のコントローラーは比例的に分配され、電力は各風力タービンに分配されます。シミュレートされた風力場は、風力タービンの出力とタワーの負荷を計算するために使用されます。
オシロスコープを追加して電力曲線やその他の情報を表示したり、WiFi シンボルに似た記号をクリックして曲線情報を表示したりできます。