[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

本發明公開了一種風力機性能數據獲取方法及系統，方法包括：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，并根據基礎性能曲線數據庫中的性能曲線獲取實際空氣密度下的性能曲線。基礎性能曲線數據庫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。方法還包括：根據基礎性能曲線數據庫中的功率曲線獲取實際空氣密度下的功率曲線，并通過輸入外部的風能數據，并結合功率曲線計算風力機的發電量。本發明方法及系統能夠解決傳統計算方法依賴條件多，無法達到快速響應計算和結果輸出的技術問題，大大簡化了計算流程，同時具有計算高效率性、高精度性、數據可移植性的優點。

技術領域

本發明涉及風力發電領域，尤其是涉及一種應用于風力機性能數據獲取的方法及系統。

背景技術

風力發電機組功率曲線是風力機重要的設計依據，也是業主最為關心的關鍵性能曲線之一。當風力發電機組制造商在向用戶提供設備時，一般需要提交機組的功率曲線。依據功率曲線和風電場實際風資源情況可以進行風電場年總發電量的計算，并以此對實際風場進行機組性能考核，評估風力發電機組的發電能力和發電效率。一方面，風力發電機組的性能曲線和發電量往往是風力發電機組用戶非常關心的指標，而且這些指標通常都與實際風資源情況強相關。一般每個風電場都有不同的風資源情況，甚至是單個風電場不同機位點的風力機都具有不同的風資源。另一方面，完整的風力機整機機械結構參數和電氣控制參數，以及專業的計算軟件都是性能曲線和發電量計算的必要條件。

現有技術中，一般在輸入特定的(風場實際)風資源下，獲取風力機性能數據時，需要利用專業的計算軟件才能計算得到風力機的性能曲線。具體過程為：將實際風電場的空氣密度值代入包含了完整目標機組參數信息的專業計算軟件(如：Bladed軟件)中進行風力機性能曲線計算，再將功率曲線結合風能數據在Matlab軟件環境下進行數值計算從而得到發電量數據。風機性能曲線包括：功率曲線、推力系數曲線和功率系數曲線。該過程嚴格依賴于昂貴的計算軟件(Bladed軟件和Matlab軟件)，以及完整的機組參數和計算過程中的參數調整，不同空氣密度下風力機表現出的功率曲線也存在差異，整個計算過程如附圖1中所示。將空氣密度值輸入Bladed軟件，Bladed軟件包括電氣與控制模型和風力機整機參數化模型，經過Bladed軟件計算得到風機性能曲線。風機性能曲線包括功率曲線、推力系數曲線和功率系數曲線。再根據功率系數曲線，以及風能資源的情況，進行Matlab軟件進行數值計算得到風力機的發電量。

同時，現有技術在一般情況下獲取指定風力機在實際空氣密度下的性能曲線(功率曲線、推力系數曲線、功率系數曲線)時，需要基于目標風力機的整機模型，并通過調整kopt(最優模態增益)值進行計算獲取。當計算年發電量時，受風資源條件差異的因素影響，風力機發電量的計算結果也呈現出多種輸入條件組合因素影響下的差異性。因此，在以上多個條件制約和輸入維度的影響下，基于Bladed計算功率曲線和發電量的方式存在需要多重變量制約、操作復雜、計算效率不高等技術缺陷。另外，現有技術的計算方法對風力機整機模型的依賴性特別強，對于經常需要對市場項目進行快速響應的狀況，基于Bladed的功率曲線和發電量計算效率明顯偏低，難以滿足實際要求。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種風力機性能數據獲取方法及系統，能夠解決傳統計算方法依賴條件多，無法達到快速響應計算和結果輸出的技術問題，大大簡化了計算流程，具有計算高效率性、高精度性、數據可移植性的優點。

為了實現上述發明目的，本發明具體提供了一種風力機性能數據獲取方法的技術實現方案，風力機性能數據獲取方法，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；

S12：根據所述基礎性能曲線數據庫中的性能曲線獲取實際空氣密度下的性能曲線。

優選的，所述基礎性能曲線數據庫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。