5MW離岸風力發電機運轉操控模式、監控及電能轉換技術之研究(1/2)

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Project title/計畫英文名

Project Number/計畫編號

104-3113-E-002-016-CC2

Translated Name/計畫中文名

5MW離岸風力發電機運轉操控模式、監控及電能轉換技術之研究(1/2)

Project Principal Investigator/計畫主持人

MAO-HSIUNG CHIANG

Funding Organization

National Science and Technology Council

Start date/計畫起

01-01-2015

Expected Completion/計畫迄

31-12-2015

摘要：本計畫為能源國家型計劃第二期，配合中鋼集團發展國內離岸風力發電機組相關技術，建立離岸風力發電機組國產化技術，故以開發型產學合作計畫形式申請及執行，中鋼集團現正積極規畫投入發展國內離岸風力發電機組系統整合技術，未來部分零組件國內製造生產，全機組在國內組裝生產，期本計畫能協助中鋼集團儘速建立離岸風力發電機控制、監控及電能轉換技術，建立國內產業自主研發能力。本計畫全程二年。
本計畫旨在發展5MW大型離岸風機之運轉操控模式、監控系統設計及併網前電能轉換與控制技術，主要針對三部分包含：(1)運轉操控模式設計分析，(2)監控系統設計規劃，(3)併網前電能轉換與控制技術。A分項計畫負責執行(1)運轉操控模式設計分析，(2)監控系統設計規劃；B分項計畫負責執行(3)併網前電能轉換與控制技術。
(1) 運轉操控模式設計分析
針對5MW大型離岸風機，首先建立風機全機動態模擬分析軟體，以模擬風機動態，提供運轉操控及監控系統策略所需之參數及驗證運轉操控策略之驗證平台，以此為基礎，發展大型離岸風力機機組全機運轉操控模式及運行狀態評估模型，與運轉狀態評估指標。運轉操控包括發展葉片旋角系統(Pitch)之設計及控制、機艙轉向系統(Yaw)之設計及控制；全機運轉操控模式設計，包含啟動初期之發電機轉速控制以及達額定轉速後之定功率輸出控制。並建立5MW大型離岸風機葉片旋角控制實驗系統，以作為實際實驗驗證。
(2)監控系統設計規劃
監控系統(SCADA)包含規劃風機之監測參數、監控系統架構、以及對偏異狀況、故障模式、故障機理等條件下的資料能分析處理。可確保併網風力發電機組的高可靠性和高可利用率，對實現併網風力發電機組的狀態檢修具有重要的實用價值。將以第一年發展之全機動態模擬以及葉片旋角控制實驗系統，作為驗證監控架構及策略之平台。
(3)併網前電能轉換與控制技術
將針對大型風機併網前的電能轉換與控制技術進行探討，特別對於目前市面上最常使用的永磁同步與雙饋式感應風力發電機進行分析。除了原理分析外，本研究將對上述典型的風力發電機進行建模工作，並進行模擬分析，以深入了解大型離岸風機的系統架構與控制技術。本研究除了探討目前常用的控制技術與系統架構外，亦嘗試研發新的控制技術，最後探討電網端可能帶來的影響與保護策略。此外，在併網前電能轉換之電路架構中，效率分析亦為重要之一環，適當的選擇功率開關元件及控制策略，可有效提高轉換效率，使發出之電能有較高之比例能夠併入電網，本研究會探討常見電能轉換電路之效率分析，並以模擬之結果計算理論效率，探討元件選擇及控制策略對轉換效率之影響。

Abstract: The project belongs to the National Energy Projects Phase II, and is a industrial-academic cooperation project cooperated with the China steel Corporation. This project aims to develop the design and analysis of large offshore wind turbines, including the dynamic simulation, control strategies, SCADA, power converters.

Keyword(s)

離岸風力發電機
動態模擬
螺距控制
轉向控制
監控系統
故障診斷
電能轉換
永磁同步發電機
雙饋式感應發電機
效率分析
offshore wind turbine
dynamic simulation
pitch control
yaw control
SCADA
fault diagnosis
power converter
PMSG
DFIG
efficiency analysis

DSpace CRIS

5MW離岸風力發電機運轉操控模式、監控及電能轉換技術之研究(1/2)

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