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序言
前言
缩略语表
第1章 风电场典型运行原理概述
 1.1 风力发电的发展历程
  1.1.1 风力发电的兴起历程
  1.1.2 风力发电的发展现状
  1.1.3 风力发电的未来趋势
 1.2 风电场典型结构及运行控制
  1.2.1 风能利用转换过程
  1.2.2 机械动力系统结构
  1.2.3 风电机组电气系统结构
  1.2.4 风电场集电系统结构
  1.2.5 风电机组典型控制系统
  1.2.6 风电场典型控制系统
 1.3 当前的新型风力发电技术
  1.3.1 双机头风电机组
  1.3.2 风筝式风电机组
 1.4 本章小结
第2章 风力发电仿真技术发展概述
 2.1 仿真技术的发展历程
 2.2 风力发电数字仿真的核心技术路径
  2.2.1 风电场动态建模
  2.2.2 风电场仿真算法
  2.2.3 风电场仿真实现方案
 2.3 风电场常用的建模仿真工具
  2.3.1 国内外常用的离线仿真平台
  2.3.2 国内外常用的实时仿真平台
 2.4 风力发电仿真需求与技术挑战
 2.5 本章小结
第3章 风场流体系统动态建模
 3.1 风场流体动力学基础理论
  3.1.1 大气边界层
  3.1.2 风特性建模
  3.1.3 风电场与大气边界层的交互作用
 3.2 稳态建模方法
  3.2.1 基于质量守恒的Jensen模型
  3.2.2 基于动量守恒的Gaussian模型
 3.3 准稳态建模方法
  3.3.1 风电机组尾流蜿蜒特性
  3.3.2 基于来流大尺度涡理论的动态尾流蜿蜒模型
  3.3.3 算例分析
 3.4 动态建模方法
  3.4.1 大涡模拟方法
  3.4.2 雷诺时均方法
  3.4.3 算例分析
 3.5 本章小结
第4章 风电机组机械动力系统动态建模
 4.1 风轮的空气动力学建模
  4.1.1 静态气动模型
  4.1.2 叶素动量理论
  4.1.3 CFD方法
  4.1.4 算例分析
 4.2 风电机组机械系统动力学建模
 4.3 漂浮式海上风电机组的系泊系统建模
  4.3.1 系泊系统分类
  4.3.2 系泊系统建模
  4.3.3 算例分析
 4.4 偏航系统动态建模
 4.5 变桨系统动态建模
 4.6 本章小结
第5章 风电机组电气系统电磁暂态建模
 5.1 基于节点分析法的电气元件离散化建模原理
 5.2 风电机组典型设备的建模方法
  5.2.1 PMSG的建模方法
  5.2.2 DFIG的建模方法
  5.2.3 背靠背VSC的建模方法
  5.2.4 变压器的建模方法
 5.3 基于嵌套同时快速求解法的风电机组高效建模方法
  5.3.1 风电机组节点收缩方法
  5.3.2 风电机组内部信息反解
  5.3.3 仿真验证
 5.4 本章小结
第6章 风电场汇集送出系统电磁暂态建模
 6.1 大规模风电场汇集系统的等效高效建模方法
  6.1.1 集电系统的 π型线路等效建模
  6.1.2 大规模风电场的节点降维方法
  6.1.3 仿真分析
 6.2 基于嵌套同时快速求解的DCT建模方法
  6.2.1 CHB-MAB型DCT的等值建模方法
  6.2.2 功率模块优化建模方法
  6.2.3 桥臂优化建模方法
  6.2.4 仿真分析
 6.3 基于嵌套同时快速求解的混合MMC建模方法
  6.3.1 半全混合MMC的戴维南等效建模方法
  6.3.2 考虑IGBT死区效应的半全混合MMC等效建模方法
  6.3.3 能量自平衡型混合MMC的等效建模方法
  6.3.4 仿真验证
 6.4 本章小结
第7章 大规模风电场分网解耦仿真方法
 7.1 面向电磁暂态仿真的分网解耦仿真方法概述
  7.1.1 基于精确等值的电磁暂态分网解耦仿真方法
  7.1.2 基于人为延迟的电磁暂态分网解耦仿真方法
  7.1.3 面向电磁暂态仿真的分网解耦仿真方法总结
 7.2 基于MATE方法的风电机组解耦仿真方法
  7.2.1 MATE解耦方法的基本原理
  7.2.2 基于MATE方法的风电机组解耦仿真方法介绍
  7.2.3 仿真算例
 7.3 基于电容电感支路的风电场解耦仿真方法
  7.3.1 基于电容电感支路解耦的风电场核心设备解耦方法
  7.3.2 基于电容电感支路解耦的风电场解耦建模方法
  7.3.3 仿真算例
 7.4 基于理想变压器法的风电场解耦仿真方法
  7.4.1 理想变压器法的基本原理
  7.4.2 基于理想变压器法的风电场解耦建模方法
  7.4.3 仿真算例
 7.5 本章小结
第8章 基于硬件加速的风电场并行仿真技术
 8.1 基于CPU-GPU并行计算的流体系统与机械动力系统仿真加速
  8.1.1 风场流体系统与机械动力系统优化配置与并行求解
  8.1.2 算例分析
 8.2 基于CPU-GPU并行计算的风电场电气系统仿真加速
  8.2.1 电气系统计算资源需求建模与求解时长量化
  8.2.2 电气系统优化配置与并行求解
  8.2.3 算例分析
 8.3 基于CPU并行计算的风电场仿真加速
  8.3.1 基于CPU的并行加速技术
  8.3.2 CPU并行计算加速效果分析
  8.3.3 仿真算例
 8.4 本章小结
第9章 超大规模风电基地精细化与动态等值混合仿真
 9.1 风电场动态等值建模的基本方法
  9.1.1 单机等值法的基本原理
  9.1.2 馈线等值法的基本原理
 9.2 基于机组聚合与线路等值影响因子的风电场等值优化
  9.2.1 模型等值误差影响因子介绍
  9.2.2 基于影响因子研究的等值模型适用性优化提升
 9.3 风电场站单机聚合等值模型倍乘元件阻抗参数辨识
  9.3.1 单机聚合等值模型倍乘元件介绍
  9.3.2 倍乘元件阻抗参数设置对等值误差的影响机理
  9.3.3 倍乘元件阻抗参数设计方法
  9.3.4 仿真验证
 9.4 风电场等值模型适用性评价方法
  9.4.1 基于改进层次分析的等值模型综合适用性评价方法
  9.4.2 基于具体工况的单一等值模型适用性评价方法
  9.4.3 基于置信区间的等值模型准确度评价方法
 9.5 本章小结
第10章 大规模风电场精细化高效仿真系统设计
 10.1 风电场传统简化仿真方案
 10.2 机组级精细化实时仿真
  10.2.1 风电机组精细化仿真模型
  10.2.2 基于RTDS-OpenFAST联合的风电机组精细化实时仿真平台框架
  10.2.3 精细化仿真实时性保证机制
  10.2.4 平台间通信接口设计
  10.2.5 算例分析
 10.3 场站级精细化实时仿真
  10.3.1 基于异构计算的系统架构技术
  10.3.2 兼备高算力和强实时的实时仿真设备设计技术
  10.3.3 用户友好的并行化仿真软件设计技术
  10.3.4 算例分析
 10.4 风电场并网精细化实时仿真
  10.4.1 电磁-机电混合仿真的基本原理
  10.4.2 暂态子网络的等值方法
  10.4.3 基于FMI的数据交互设计
  10.4.4 算例分析
 10.5 本章小结
第11章 基于精细化实时仿真的风电场数字孪生应用展望
 11.1 风电场数字孪生系统构建的意义
 11.2 风电场数字孪生系统的关键技术及挑战
 11.3 基于实时仿真的风电场数字孪生系统架构设计思路
  11.3.1 数字孪生模型演化
  11.3.2 数字孪生数据融合管理
 11.4 风电场数字孪生系统的应用概述及展望
  11.4.1 应用场景
  11.4.2 前景展望
 11.5 本章小结
参考文献
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