风力发电机组及海上风电机群控制技术_ 王冰，袁越，袁晓玲，陈玉全，霍志红著_9787305248160

　　随着对生态环境的关注和可持续发展的需求，新能源的开发利用备受关注，而风力发电作为发展快、前景最的绿色能源，其开发与研究方兴未艾。近年来，由于风电人才培养的需要，越来越多的专业将风力发电作为课程列入培养方案，对于风电教材的需要也日趋迫切。该书对现有教材的优点兼容并蓄，从章节设置入手，增强各章节间的逻辑性和章节内容的新颖性。前三章主要集中于风电机组的基础知识，使学生对风电机组有较为深入的理解；从第四章到第六章，重点讲述风电机组中主要的控制问题和控制方法，聚焦于永磁风电机组和双馈风电机组的控制问题；最后四章则关注海上风电中的研究热点，具体包括网络拓扑、故障诊断和自愈问题，以及海上风电机群的分布式控制、主从控制和互补控制等。整体上，教材具有清晰的层次感：从风电机组本体到风电机组控制，从陆上风电到海上风电，从单机控制到机群控制，层层深入，循序渐进。既加强对基本知识和控制方法的说明，又注重风电领域新研究成果的引入。
　　《风力发电机组及海上风电机群控制技术》可在多个相关专业加以使用，能够满足自动化、新能源、机械等专业人才培养的教学需求。

　　进入新世纪以来，能源与环境成为人类生存和发展所要解决的紧迫问题。对可再生能源的开发利用，特别是对风能的开发利用，受到各国的高度关注。我国的风电产业发展迅猛，目前风电总装机已达221GW，稳居世界第一。近年来，为完成能源产业链升级和节能减排的目标，我国提供了大量政策和财政支持，鼓励企业在可再生能源领域开展研发工作。风电行业不仅是可再生能源行业的排头兵，也是国家能源可持续发展战略的重要组成部分。“十四五”规划及国家能源发展战略对风电尤其是海上风电发展提出了更高的要求，为实现我国节能减排的承诺和经济建设的战略目标，必须认真总结近二十年风电发展的经验和教训，走出一条适合我国国情的风力发电技术发展道路。
　　本书在总结国内外风电机组和风电场控制相关理论与实践的基础上，由单机控制到机群控制、由陆上风电到海上风电，从风力机、发电机、控制器设计、网络拓扑、机组协调等方面，阐述安全可靠、绿色环保、高效经济的风电机组控制和风电场协调的内容。作者在多年科研工作和教学实践的基础上，对原有同类书籍的内容进行了较大的调整和补充，不仅引入了控制方面的新理论和方法，而且增加了海上风电方面多章节内容，对近十年来最新的研究成果加以总结和整理，填补了海上风电方面的内容空白。因此，本书系统深入阐述了风电机组控制技术与海上风电机群控制技术的原理、方法和技术，充分反映了该领域的前沿性和时代性。
　　本书特点包括：首先，模块清晰，体系完整。伴随着风电产业的快速发展，风电机组控制理论和技术发展迅速，新成果不断涌现。本书整合了风电机组控制的基本理论、传统控制和最新方法，先介绍风电机组的结构、分类、模型和相关理论，再给出风电机组控制的主要问题和方法；针对两大主流风电机组（直驱永磁和双馈感应风电机组）的控制问题进行具体论述；在陆上风电机组研究的基础上，进一步研究海上风电机组，具体包括故障诊断、网络自愈与多机组协调，因此，体系更为完整，适用性更强。其次，内容新颖，紧扣前沿。风电作为新兴的热点领域，近十年成果丰富。本书内容合理吸收了风电领域国内外最新理论和实践成果，融人了新理论、新机型、新方法和新策略；尤其是近年来海上风电发展的重要控制成果，从单机控制延伸到机群控制，从网络拓扑的角度研究多机的故障检测与自愈控制问题，填补了同类课程教学资料方面的空白，也体现了本书的新颖性和前沿性。再次，注重理实结合，由浅人深。风电机组控制是针对跨学科复杂对象的复杂控制问题。本书综合多学科的相关理论和应用实例，理论联系实际，阐述风电机组控制的核心思想和关键技术；从基础理论到实际应用，从单机控制到机群协调，从陆上风场到海上风场，由浅入深，循序渐进，展开相关内容，便于读者分层次、模块化学习。本书可作为高校本科高年级学生的课程教材，也可作为高校科研人员和研究生进行风电控制研究的参考资料，以及新能源领域工程技术人员的参考用书。
　　本书结构如下：第1章是绪论部分，主要介绍风力发电的研究背景、发展现状、风电机组类型以及相关控制技术；第2章是风力发电机组结构和主要理论，其中包括风电机组基本结构、分类、基础理论和主要机型的数学模型，特别介绍了后续章节中多次用到的拉格朗日系统和Hamilton系统；第3章是定桨距与变桨距风力发电机组，从风电机组发展历史出发，重点介绍传统的定桨距风电机组、变桨距风电机组和变速风电机组；第4章是风力发电机组控制，主要阐述传统风电机组中的控制问题及主要控制方法，特别介绍了PID控制的应用，并按照额定风速以上和以下两种情况说明转速控制和功率控制；第5章是双馈风力发电机组预测与控制，包括风速预测、非线性控制、协调控制、低电压穿越控制等新型控制方法；第6章是永磁风力发电机组非线性控制，从Lyapunov稳定性理论出发，进行非线性控制、Hamilton控制、切换控制等新型控制器设计；第7章是海上风电及拓扑结构变化，研究海上风电场集电系统和通信系统的拓扑结构，探究无线通信和自愈方法；第8章是海上风电机组故障诊断与自愈控制，按照故障诊断技术、故障定位、网络拓扑自愈的思路，展开相关研究；第9章是海上双馈机群分布式协调控制研究，基于图论和分布式Hamilton设计，展开分布式协同控制、主从控制和互补控制的研究；第10章是海上双馈风电机群不确定协调控制研究，包括非谐波扰动抑制和时滞控制策略设计。本书遵循由浅入深，逐步递进的原则，除第1章绪论外，本书可划分为以下三个模块：第一模块包括第2章、第3章和第4章，针对常规风电机组结构和模型，阐述相关理论和传统控制方法；第二模块包括第5章和第6章，分别针对双馈风电机组和永磁风电机组两类主流机型，阐述非线性控制、协调控制、切换控制、低电压穿越控制等新型控制方法；第三模块包括第7章、第8章、第9章和第10章，针对海上风电系统，阐述拓扑结构、故障诊断、自愈控制、分布式控制、协调控制等内容。
　　本书的出版得到了国家自然科学基金（NO.51777058）的资助。在本书撰写过程中，得到了河海大学各位领导和老师的关心和支撑，在此对他们表示由衷的感谢！同时我们还得到一些研究生的直接帮助，特别要提到的是吴晓月、程明曦、张秋桥、汪海姗、邓燕国、徐林、方尚尚、韦玲艳等同学，在此对他们表示诚挚的谢意！
　　由于编著者水平有限，书中难免存在一些缺点和错误，敬请读者给予批评和指正。

我要评论