[發明專利]風力機性能數據獲取方法及系統

有效

• 申請號: 201410812097.6
• 申請日: 2014-12-23
• 公開（公告）號: CN105786850B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 李慧新;王靛;巫發明;王磊;李曉光;萬宇賓;盧圣文;劉紅文;井家寶
• 申請（專利權）人: 南車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: G06F16/24
• 分類號: G06F16/24;G06F17/50;G06Q50/06
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 趙洪

1.一種風力機性能數據獲取方法，其特征在于，包括以下步驟：

S11：根據風力機整機參數數據，按照不同空氣密度下風力機的性能曲線集成基礎性能曲線數據庫(1)，所述基礎性能曲線數據庫(1)中的性能曲線進一步包括功率曲線、推力系數曲線和功率系數曲線；

在所述步驟S11中，集成所述基礎性能曲線數據庫(1)的過程進一步包括：

S110：在Bladed軟件環境下，根據風力機整機參數數據構建風力機的整機參數化模型；

S111：根據所述整機參數化模型，以及不同的空氣密度，在設定的空氣密度范圍內，按照設定的步長間隔計算多組風力機的性能曲線；

S112：完成多組風力機的性能曲線計算后，構建以空氣密度、風速和性能值為坐標軸的三維數據庫；

S12：根據所述基礎性能曲線數據庫(1)中的性能曲線獲取實際空氣密度下的性能曲線，根據所述基礎性能曲線數據庫(1)中的功率曲線獲取實際空氣密度下的功率曲線；

在所述步驟S12中，獲取實際空氣密度下的功率曲線的過程進一步包括：

S120：定位實際空氣密度在空氣密度坐標軸上的位置，并記錄該位置所處的步長間隔；

S121：根據所述步驟S120中定位的位置，提取一定風速V_i下，空氣密度與性能值P_ij對應的性能曲線F(V_i,P_ij)，對性能曲線F(V_i,P_ij)進行插值處理，獲得一定風速V_i和實際空氣密度下的性能曲線值；

S122：重復執行步驟S121，直到計算出從切入風速到切出風速下所有的性能曲線值，由此構建出實際空氣密度下，各個風速對應性能曲線值的性能曲線，并獲得實際空氣密度下的功率曲線；

S13：通過輸入外部的風能數據，并結合實際空氣密度下的功率曲線計算所述風力機的發電量。

2.根據權利要求1所述的風力機性能數據獲取方法，其特征在于，在所述步驟S13中，風力機的發電量進一步根據以下公式計算：

E_a＝η×E

其中，E_a為風力機最終的發電量值，η為風電場的綜合折減系數，E為年發電量的計算值；

年發電量的計算公式為：

其中，P(V)為功率曲線函數，V為風速，Y為一年的小時數，f(V)為風速的概率密度分布函數；

其中，k為威布爾形狀因數，c為尺度系數，為一年風速的平均值。

3.一種風力機性能數據獲取系統，其特征在于，包括：基礎性能曲線數據庫(1)和功率曲線獲取單元(2)，實際空氣密度輸入所述功率曲線獲取單元(2)，所述功率曲線獲取單元(2)根據實際空氣密度，以及所述基礎性能曲線數據庫(1)中的性能曲線計算出實際空氣密度下的性能曲線；所述基礎性能曲線數據庫(1)中的性能曲線進一步包括功率曲線、推力系數曲線和功率系數曲線；所述基礎性能曲線數據庫(1)包括以空氣密度、風速和性能值為坐標軸建立的三維數據庫，所述功率曲線獲取單元(2)根據實際空氣密度提取一定風速V_i下，空氣密度與性能值P_ij對應的性能曲線F(V_i,P_ij)，對性能曲線F(V_i,P_ij)進行插值處理，獲得一定風速V_i和實際空氣密度下的性能曲線值，并計算出從切入風速到切出風速下所有的性能曲線值，由此構建出實際空氣密度下，各個風速對應性能曲線值的性能曲線；所述系統還包括發電量計算單元(3)，所述發電量計算單元(3)根據所述性能曲線中的功率曲線，結合外部的風能數據計算風力機的發電量。

4.根據權利要求3所述的風力機性能數據獲取系統，其特征在于，所述發電量計算單元(3)進一步根據以下公式計算風力機的發電量：

E_a＝η×E

其中，E_a為風力機最終的發電量值，η為風電場的綜合折減系數，E為年發電量的計算值；

年發電量的計算公式為：

其中，P(V)為功率曲線函數，V為風速，Y為一年的小時數，f(V)為風速的概率密度分布函數；

其中，k為威布爾形狀因數，c為尺度系數，為一年風速的平均值。