[發明專利]一種基于載荷檢測的風電機組葉片凈空控制方法

有效

• 申請號: 202011542686.9
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112610412B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 關中杰;田家彬;李鋼強;劉南南;劉翠翠;牛成
• 申請（專利權）人: 山東中車風電有限公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04;F03D17/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本公開提供一種基于載荷檢測的風電機組葉片凈空控制方法，涉及風電機組調控領域，選取風電機組結構關鍵部位檢測點，對關鍵部位進行載荷檢測；依據獲取的風輪、機艙偏航的方位角度，將所檢測關鍵部位載荷轉化為靜止輪轂坐標系下機艙俯仰方向的載荷；通過風電機組仿真軟件并依據設計規范，得出機艙俯仰載荷負向閾值，并確定變槳保護角度；使用風電機組葉根、主軸、塔筒頂部、塔筒底部等關鍵部位載荷，識別風輪所承受負向俯仰載荷，并伴隨負風剪切特定運行工況特點，并結合針對性的槳距角度控制方法，實現增加葉片凈空的目的。

技術領域

本公開涉及風電機組調控領域，特別涉及一種基于載荷檢測的風電機組葉片凈空控制方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術，并不必然構成現有技術。

隨著風力發電行業的發展，為了提高風電機組的年發電量和經濟收益，風電機組朝著更長的葉片和更高塔架的方向發展。同時為了滿足風電平價并網，對風電機組單位千瓦造價提出的新要求，其中葉片成本約占整機成本的30％，在大功率長葉片風電機組設計過程中，如何有效控制葉片設計重量，是影響一款葉片設計成功與否的重要因素。為滿足大功率機組長葉片重量設計要求，風電機組葉片設計與制造商多采用柔性設計方案，可有效降低葉片重量，但會增加葉片的柔性。柔性設計葉片在運行過程中會產生更大的變形，增加了葉片掃掠塔筒的風險，引起了極大的安全隱患。因此，在大功率風電機組葉片柔性增加的情況下，如何降低葉片掃掠塔筒風險是急需解決的問題。

山地風電場環境復雜性相對于平原風電場大為增加，特定風電場湍流強度能夠達到甚至超過IEC A類湍流水平，并伴隨負風剪切運行工況的發生。在大環境湍流強度風況條件下，風輪承受的不平衡載荷大為增加，由于風速波動的隨機性，導致風輪承受的不平衡載荷會出現正負交替變化，當風輪不平衡載荷為正值時，將增加葉片凈空，降低葉片掃塔的風險；當風輪不平衡載荷為負值時，將降低葉片凈空，此時伴隨發生負剪切風況，將進一步降低葉片凈空余量，提高了葉片掃掠塔筒的風險，影響風電機組的設計和運行安全。

發明人發現，風電機組控制系統針對葉片凈空的控制方法為增加葉片的變槳角度，但由于無法精確識別風輪承受負向不平衡載荷，并伴隨負風剪切運行工況的發生，導致需采用針對所有工況均采用增加葉片變槳角度的方法，以實現增加葉片凈空的目的。在所有工況下增加變槳角度，勢必會帶來風電機組發電性能降低，將對風電機組的發電收益水平產生不利影響，對于風輪承受負向不平衡載荷，并伴隨負風剪切特定運行工況特點，目前還沒有針對性的葉片凈空控制方法，能夠避免現有控制方法帶來的發電量損失。

發明內容

本公開的目的是針對現有技術存在的缺陷，提供一種基于載荷檢測的風電機組葉片凈空控制方法，使用風電機組葉根、主軸、塔頂等關鍵部位載荷，識別風輪承受負向不平衡載荷，并伴隨負風剪切特定運行工況特點，并結合針對性的槳距角度控制方法，實現增加葉片凈空的目的。

為了實現上述目的，采用以下技術方案：

一種基于載荷檢測的風電機組葉片凈空控制方法，包括以下步驟：

選取風電機組結構關鍵部位檢測點，對關鍵部位進行載荷檢測；

依據獲取的風輪、機艙偏航的方位角度，將所有關鍵部位載荷轉化為靜止輪轂坐標系下機艙俯仰方向的載荷；

通過風電機組仿真軟件并依據設計規范，得出負向載荷閾值，并確定變槳保護角度；

對葉片進行變槳調節，實現葉片凈空變槳控制。

進一步地，選取每個葉片的葉根、主軸、塔筒頂部垂直方向、塔筒底部垂直方向部位作為載荷檢測點。

進一步地，采用傳感設備檢測獲取風輪、機艙偏航的方位角度。

進一步地，通過采集到的風輪方位角將每個葉片旋轉的葉根載荷轉化到靜止輪轂坐標系下機艙俯仰方向的載荷。