[發(fā)明專利]一種風(fēng)機(jī)葉片最優(yōu)槳距角辨識(shí)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310349355.7
• 申請(qǐng)日: 2013-08-12
• 公開（公告）號(hào): CN103410663A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王耀偉;王小虎;范曉旭;王東;張啟應(yīng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): F03D7/00
• 分類號(hào): F03D7/00
• 代理公司: 北京方韜法業(yè)專利代理事務(wù)所 11303
• 代理人: 馬麗蓮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種風(fēng)機(jī)葉片最優(yōu)槳距角辨識(shí)方法。

背景技術(shù)

風(fēng)電是重要的清潔能源，其開發(fā)利用日益受到重視，目前變槳距技術(shù)在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已廣泛使用，適當(dāng)?shù)淖儤刂撇呗钥梢允癸L(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片捕獲更多的風(fēng)能，從而在發(fā)電功率上得到可觀的效益。

變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)風(fēng)況不同可分成四種不同的階段：分別是恒速并網(wǎng)（切入）階段、最大Cp階段、額定轉(zhuǎn)速階段和額定功率階段。當(dāng)?shù)竭_(dá)切入風(fēng)速時(shí)，發(fā)電機(jī)以最小轉(zhuǎn)速切入，此時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行在很大的尖速比下，在該階段發(fā)電機(jī)保持最小轉(zhuǎn)速；隨著風(fēng)速的提高，尖速比逐漸減小，當(dāng)達(dá)到最佳尖速比時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)入第三個(gè)階段，即最大Cp階段，在該階段電機(jī)通過對(duì)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)始終運(yùn)行在最佳Cp的狀態(tài)；當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行進(jìn)入第二個(gè)階段，在額定轉(zhuǎn)速下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)尖速比隨著風(fēng)速的提高逐漸降低，并不斷偏離最佳尖速比，在該階段，風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行Cp明顯降低，但由于風(fēng)速不斷提高，風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率逐漸向額定狀態(tài)靠近；在達(dá)到額定狀態(tài)時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)保持電機(jī)額定轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩，并通過變槳控制使電機(jī)維持在恒功率狀態(tài)。不同的變槳策略使風(fēng)機(jī)運(yùn)行在不同的Cp-lamda曲線上，通常情況下，前三個(gè)階段葉片槳距角為零度。

目前，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行在額定風(fēng)速以下，風(fēng)機(jī)槳距角一般設(shè)置成一個(gè)固定值，且各項(xiàng)優(yōu)化措施都集中在最優(yōu)Cp段右側(cè)及額定轉(zhuǎn)速段。由于中國(guó)中東部地區(qū)的風(fēng)電場(chǎng)大部分為低風(fēng)速風(fēng)場(chǎng)，有些還是超低風(fēng)速風(fēng)場(chǎng)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行的風(fēng)速區(qū)間大部分在3m/s-6m/s，相當(dāng)一部分時(shí)間內(nèi)風(fēng)機(jī)運(yùn)行在切入階段及最大Cp段左半部分，因此，需要著重考慮優(yōu)化此風(fēng)速段內(nèi)的風(fēng)機(jī)效率問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)機(jī)葉片最優(yōu)槳距角辨識(shí)方法，使變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)在切入階段及最優(yōu)Cp段左半部分具有最優(yōu)槳距角。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種風(fēng)機(jī)葉片最優(yōu)槳距角辨識(shí)方法，包括以下步驟：A.計(jì)算風(fēng)機(jī)在不同槳距角下的功率系數(shù)-尖速比Cp-lamda曲線，圍繞最大Cp左右各減小1%，確定槳距角的可選區(qū)間1[P1，P2]；B.計(jì)算不同槳距角下的風(fēng)機(jī)穩(wěn)態(tài)功率曲線；C.根據(jù)所述風(fēng)機(jī)穩(wěn)態(tài)功率曲線，采用年平均風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)Weibull分布，假設(shè)風(fēng)機(jī)的可利用率為100%，計(jì)算風(fēng)機(jī)在不同槳距角下的年發(fā)電量，確定最大年發(fā)電量，以最大年發(fā)電量左右各減小1%，得到槳距角的可選區(qū)間2[P3,P4]；D.取所述區(qū)間1[P1,P2]和區(qū)間2[P3,P4]的交集[P5,P6],計(jì)算在[P5，P6]區(qū)間內(nèi)不同槳距角下的風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)功率曲線，確定平均風(fēng)速在3m/s-6m/s之間的n個(gè)不同平均風(fēng)速下發(fā)電功率最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的n個(gè)槳距角；E.在同一風(fēng)場(chǎng)內(nèi)，選定n組測(cè)試風(fēng)機(jī)，分別對(duì)應(yīng)調(diào)整為所得的n個(gè)槳距角，進(jìn)行為期數(shù)月的測(cè)試；F.依據(jù)風(fēng)機(jī)監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)對(duì)比風(fēng)機(jī)在測(cè)試前后不同風(fēng)速下發(fā)電功率，同時(shí)著重對(duì)比測(cè)試風(fēng)機(jī)發(fā)電量所占統(tǒng)計(jì)電量的比例，選擇出最優(yōu)槳距角。

進(jìn)一步地，所述步驟D中,n=3,且3個(gè)不同平均風(fēng)速分別為3.5m/s、4.5m/s及5.5m/s。

進(jìn)一步地，步驟E中所述測(cè)試風(fēng)機(jī)每組設(shè)置2臺(tái)風(fēng)機(jī),且進(jìn)行為期3-6個(gè)月的測(cè)試。

進(jìn)一步地，所述最優(yōu)槳距角為變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)在切入階段及最優(yōu)Cp段左半部分的最優(yōu)槳距角。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的風(fēng)機(jī)葉片最優(yōu)槳距角辨識(shí)方法，依照不同風(fēng)場(chǎng)的具體風(fēng)況，將風(fēng)機(jī)槳距角設(shè)置成不同值；優(yōu)化措施集中在恒速并網(wǎng)段及最優(yōu)Cp段左側(cè)，有利于優(yōu)化我國(guó)中東部地區(qū)的低風(fēng)速風(fēng)場(chǎng)、超低風(fēng)速風(fēng)場(chǎng)提高風(fēng)機(jī)效率。

附圖說明

上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1是不同槳距角下風(fēng)機(jī)的功率系數(shù)-尖速比曲線圖。

圖2是不同槳距角下風(fēng)機(jī)的發(fā)電功率曲線圖。

圖3是槳距角優(yōu)化后風(fēng)機(jī)發(fā)電量所占比例隨風(fēng)速變化圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的一種風(fēng)機(jī)葉片最優(yōu)槳距角辨識(shí)方法，包括以下步驟：