[發(fā)明專利]面向非標(biāo)準(zhǔn)型風(fēng)場的風(fēng)電機組疲勞壽命高效評估方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410776898.1
• 申請日: 2014-12-15
• 公開（公告）號: CN105760641B
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 巫發(fā)明;王靛;王磊;井家寶;李曉光;王立鵬;谷小輝;李慧新;宋力兵;盛科;劉紅文;劉憾宇
• 申請（專利權(quán)）人: 南車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 趙洪;譚武藝

本發(fā)明公開一種面向非標(biāo)準(zhǔn)型風(fēng)場的風(fēng)電機組疲勞壽命高效評估方法，步驟包括：1)預(yù)先根據(jù)待評估風(fēng)電機組在不同風(fēng)資源下的等效疲勞載荷建立疲勞載荷評估數(shù)據(jù)庫；2)檢測待評估風(fēng)電機組在非標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)場中目標(biāo)機位的實際風(fēng)資源值，獲取實際風(fēng)資源值對應(yīng)的等效疲勞載荷；3)將等效疲勞載荷和風(fēng)電機組的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計載荷進行比較，判定目標(biāo)機位下的疲勞壽命是否在設(shè)計范圍內(nèi)；4)將等效疲勞載荷轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的等效應(yīng)力值并計算目標(biāo)機位的疲勞損傷值，判定計算得到的疲勞損傷值是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。本發(fā)明能夠有效評估風(fēng)電機組在非標(biāo)準(zhǔn)型特定風(fēng)場中的疲勞壽命，具有實現(xiàn)方法簡單、所需成本低且快速高效的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非標(biāo)準(zhǔn)型風(fēng)電場評估技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種面向非標(biāo)準(zhǔn)型風(fēng)場的風(fēng)電機組疲勞壽命高效評估方法。

背景技術(shù)

風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。風(fēng)電場地址最理想的位置是在寬闊平坦、海拔接近海平面的區(qū)域，在這些區(qū)域風(fēng)速可以被充分地利用，而目前標(biāo)準(zhǔn)型的風(fēng)電場越來越少，可開發(fā)風(fēng)場的地形、風(fēng)況越來越復(fù)雜、環(huán)境條件也越來越惡劣，因而開發(fā)者們開始關(guān)注在一些非標(biāo)準(zhǔn)型風(fēng)電場的建設(shè)，例如在高海拔地區(qū)、丘林地區(qū)等區(qū)域。

風(fēng)電機組整機系統(tǒng)是一個復(fù)雜的、多學(xué)科的系統(tǒng)，涉及空氣動力學(xué)、機械設(shè)計、工程力學(xué)、材料力學(xué)、電氣工程以及控制論等專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，這些學(xué)科相互配合、相互制約，使風(fēng)電機組整機設(shè)計成為一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。風(fēng)電機組的特點是生命周期長、運行環(huán)境復(fù)雜多變、涉及的環(huán)節(jié)非常多，因而需要可靠的保障體系。隨著風(fēng)電行業(yè)的迅猛發(fā)展，機組功率等級和尺寸的加大，對風(fēng)電機組整機系統(tǒng)性能和機組安全性的要求也越來越高，其中風(fēng)力發(fā)電機組的疲勞壽命就是用戶非常關(guān)心的指標(biāo)，也是機組重要的安全性指標(biāo)，而該指標(biāo)通常是與實際風(fēng)資源情況強相關(guān)。一般每個風(fēng)電場都有不同風(fēng)資源情況，甚至是單個風(fēng)電場不同機位點的風(fēng)電機組都具有不同的風(fēng)資源，因此需要提供針對機組在非標(biāo)準(zhǔn)型風(fēng)電場的特定風(fēng)資源下的疲勞壽命進行適應(yīng)性評估方法，從而為風(fēng)場機位點優(yōu)化選型提供依據(jù)。

目前風(fēng)力發(fā)電機組的疲勞壽命通常是通過專業(yè)的計算軟件(例如Balded軟件)計算獲得，通過輸入整機機械結(jié)構(gòu)參數(shù)、電氣控制參數(shù)以及風(fēng)場實際風(fēng)資源數(shù)據(jù)計算得到風(fēng)電機組的各個坐標(biāo)系下的疲勞載荷(葉片坐標(biāo)系、輪轂坐標(biāo)系、塔筒坐標(biāo)系)，再依據(jù)疲勞載荷數(shù)據(jù)方能計算獲得疲勞壽命，整個計算過程如圖1所示，具體為：

1)根據(jù)風(fēng)機基本數(shù)據(jù)進行風(fēng)電機組整機電氣、控制和Bladed整機建型；

2)按照IEC61400-1標(biāo)準(zhǔn)要求，對風(fēng)資源數(shù)據(jù)進行載荷計算工況的定義；

3)按照IEC61400-1標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合整機模型和載荷計算工況進行機組疲勞載荷計算，得到疲勞載荷；

4)根據(jù)風(fēng)機基本數(shù)據(jù)構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型，采用Matlabe和fe_safe軟件進行疲勞壽命計算；

5)判別疲勞壽命是否滿足設(shè)計要求；

6)每個機位都進行以上分析，全部完成后，輸出評判結(jié)果。

由上述可知，目前風(fēng)力發(fā)電機組疲勞壽命計算方法需要嚴(yán)格依賴于昂貴的計算軟件以及完整的機組參數(shù)，每個機位點的疲勞壽命分析均需要依賴計算軟件以及完整的機組參數(shù)來完成，而在非標(biāo)準(zhǔn)型風(fēng)場中，由于風(fēng)資源條件復(fù)雜且受到多個條件制約，不同輸入條件組合的風(fēng)資源計算得到的風(fēng)電機組疲勞壽命均具有差異性，因而對各個機位疲勞壽命的分析操作將非常復(fù)雜，所需的計算時間長、計算效率低且成本高，實際應(yīng)用中又通常要求能夠快速響應(yīng)并輸出響應(yīng)結(jié)果，因而上述疲勞壽命的計算方法顯然不適用于實際應(yīng)用中非標(biāo)準(zhǔn)型風(fēng)場中風(fēng)電機組疲勞壽命的評估，另一方面，完全按照標(biāo)準(zhǔn)要求進行特定場址的評估需投入的時間和成本也非常之高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實現(xiàn)方法簡單、所需成本低、能夠有效評估風(fēng)電機組在非標(biāo)準(zhǔn)型風(fēng)場中疲勞壽命且快速高效的面向非標(biāo)準(zhǔn)型風(fēng)場的風(fēng)電機組疲勞壽命高效評估方法。