[發明專利]基于氣象預警信息及主動控制的風電機組葉片防覆冰方法

在審

• 申請號: 202310084629.8
• 申請日: 2023-01-19
• 公開（公告）號: CN116044683A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 伍陽陽;莫維科;茅壽元;文天舒;徐良鑄;袁華宇;張彩強;宋小龍
• 申請（專利權）人: 云南電力試驗研究院（集團）有限公司;暨南大學
• 主分類號: F03D80/40
• 分類號: F03D80/40;F03D7/00;F03D17/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 余凱歡

本發明公開了基于氣象預警信息及主動控制的風電機組葉片防覆冰方法，方法包括：通過CFD模擬仿真獲得的初始數據集；將初始數據集與實際環境模擬實驗所得的數據集進行比對，對CFD模擬仿真的過程進行校正；分析確定不同參數與覆冰質量之間的函數關系；通過氣象預警信息獲得環境風速、溫度、過冷水滴平均有效直徑、空氣含水量的當前實時狀態數據，將當前實時狀態數據代入函數關系，計算得到覆冰質量最小時的風機轉速值與槳距角；根據所得風機轉速值與槳距角，啟動風電機組葉片主動控制系統對風電機組葉片進行控制，實現防覆冰控制。本發明改造簡單、改造成本低，有助于增強防覆冰效果，可廣泛應用于防覆冰處理技術領域。

技術領域

本發明涉及防覆冰處理技術領域，尤其是基于氣象預警信息及主動控制的風電機組葉片防覆冰方法。

背景技術

近幾年風力發電發展迅速，也成為新能源領域的研究熱點。風電機組葉片覆冰會對風電機組運行產生極大影響，若在極端天氣下風電機組產生大規模連續跳機將導致系統出現較大功率缺額，甚至有可能發生局部地區大規模停電。

在目前國內外的研究中，方向主要分為兩種，一種為借助葉片自身被動緩解結冰影響，另一種為借助外界作用除去覆冰。借助葉片自身被動緩解結冰影響主要有兩種研究：(1)如何設計風電機組葉片的涂層，該方法中涂料整體防凍效果不明顯，且對葉片有腐蝕，且需要過一段時間需要重新噴涂(2)改善葉片的結構。借助外界作用除去覆冰則主要有三種研究：(1)通過超聲波振動除冰，該方法除冰效果不好，成本高，且在葉片上容易引雷，威脅機組安全運行；(2)通過葉片上布電阻絲等導電材料加熱除冰；(3)通過葉片內吹熱風除冰，該方法成本較高，除冰效果同樣不理想。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供一種成本低且安全性高的，基于氣象預警信息及主動控制的風電機組葉片防覆冰方法，以提升除冰效果。

本發明實施例的一方面提供了一種基于氣象預警信息及主動控制的風電機組葉片防覆冰方法，包括：

通過CFD模擬仿真獲得由精度要求所決定的初始數據集；其中，所述初始數據集包括環境風速、溫度、過冷水滴平均有效直徑、空氣含水量、風電機組葉片轉速、槳距角的數據；

將所述初始數據集與實際環境模擬實驗所得的數據集進行比對，并根據所述比對的結果對所述CFD模擬仿真的過程進行校正，得到目標數據集；

對所述目標數據集進行系統辨識，分析確定不同參數與覆冰質量之間的函數關系；其中，所述不同參數包括環境風速、溫度、過冷水滴平均有效直徑、空氣含水量、風電機組葉片轉速、槳距角；

根據所述函數關系，通過氣象預警信息獲得環境風速、溫度、過冷水滴平均有效直徑、空氣含水量的當前實時狀態數據，將所述當前實時狀態數據代入所述函數關系，計算得到覆冰質量最小時的風機轉速值與槳距角；

根據所得風機轉速值與槳距角，啟動風電機組葉片主動控制系統對風電機組葉片進行控制，實現防覆冰控制。

可選地，所述通過CFD模擬仿真獲得由精度要求所決定的初始數據集，包括：

對預設的參數范圍進行離散采樣后導入CFD軟件中進行大批量仿真模擬，記錄不同風速、溫度、過冷水滴平均有效直徑、空氣含水量、風電機組葉片轉速、槳距角下對應的覆冰質量，形成所述初始數據集。

可選地，所述將所述初始數據集與實際環境模擬實驗所得的數據集進行比對，并根據所述比對的結果對所述CFD模擬仿真的過程進行校正，得到目標數據集，包括：

將環境模擬實驗所得數據集中的風速、溫度、過冷水滴平均有效直徑、空氣含水量、風電機組葉片轉速、槳距角導入函數關系中得到實驗覆冰質量；