CN101776695A - 风力发电系统风速风向测量方法 - Google Patents
风力发电系统风速风向测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101776695A CN101776695A CN 201010119057 CN201010119057A CN101776695A CN 101776695 A CN101776695 A CN 101776695A CN 201010119057 CN201010119057 CN 201010119057 CN 201010119057 A CN201010119057 A CN 201010119057A CN 101776695 A CN101776695 A CN 101776695A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wind
- wind speed
- speed
- anemoscope
- power generation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 claims description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
Abstract
本发明公开了一种适用于低风速地区的风力发电系统用风速风向测量方法，其特征在于：风速仪、风向仪安装在风轮扫略面的下方杆塔上进行风速、风向测量。本发明适宜在年平均风速4m/s～6m/s的低风速风力发电系统上使用，风速仪、风向仪距风轮扫略面垂直距离最少1.5米，距杆塔外边缘2倍的杆塔直径。采用本发明可保证低风速环境下风速、风向的准确测量，避免将风速仪、风向仪安装在机舱尾部，因风轮低速转动引起涡流造成的风速、风向测量不准的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种风力发电系统，尤其是涉及一种低额定转速风力发电系统风速风向测量方法，属于风力发电技术领域。
背景技术
陆地风能资源区域，以年平均风功率密度为指标，可划分为4个区，即风能资源丰富区、风能资源较丰富区、风能资源可利用区、风能资源贫乏区。以中国为例，陆地风能资源分区及占全国国土面积的百分比见表1。中国陆地风能资源可利用的区域占国土面积约76％。表1为中国陆地风能资源分区及占全国国土面积的百分比。
表1
| 序号 | 区域 | 年平均风能功率密度(W/m2) | 占全国国土面积百分比 |
| 1 | 丰富区 | ≥200 | 8％ |
| 2 | 较丰富区 | 200～150 | 18％ |
| 3 | 可利用区 | 150～50 | 50％ |
| 4 | 贫乏区 | ≤50 | 24％ |
目前规模化的风能开发利用主要在风能资源丰富的高风速区，即集中在三北地区和东南沿海，这部分地区仅占国土面积的8％；而风能资源较丰富区和风能资源可利用区，属年均风速≥3.5m/s小时数为2000～5000小时的低风速区，风能资源没有得到有效开发利用。
为实现低风速地区风能资源的有效利用，必须有适用的低额定风速风力发电机。现有风力发电技术在低风速地区的应用存在如下局限：
(1)额定风速高，一般在8～12m/s间。低风速地区，尤其是风能资源可利用区，年平均风速一般处于蒲氏3级(3.4m/s～5.4m/s)或略高，高额定风速风力发电机不适用。
(2)中、小功率(50kW及以下功率)风力发电机，一般都采用直驱方式。低风速地区使用，因风机转速较低(80rpm以下)，采用常规高额定转速(150rpm及以上)发电机难以满足匹配要求，而配置低额定转速发电机，又存在体积、重量大，费用高的问题。
(3)直驱型风电机，当叶轮直径过大，如超过10米时，偶发性大风下转速大，叶轮的安全隐患过大。
(4)现有风力发电机叶片翼型，最佳风能利用系数的风速区段一般为8～12m/s间，低风速条件下，尤其是低于6m/s风速区段时，风能利用系数较差，难以满足低风速条件下俘获风能最大化。
(5)常规中、小功率风电机一般采用永磁同步发电机，因齿槽效应的作用，发电机在起动或运转时，会产生较大的起动转矩，且电磁转矩产生脉动。同时铁芯的应用使得发电机重量增大、铁芯损耗的存在又使损耗增大。
(6)常规风力发电系统将风速仪、风向仪安装于机舱尾部，因测量装置不断转动、低风速条件下叶片尾部紊流造成风速、风向测量不准。
综上所述，常规高额定风速风力发电机不适用于风能资源较丰富区和风能资源可利用区，针对低风速地区，需研制开发适用的低额定转速、高效、经济可靠的风力发电系统，以实现低风速环境下的高效、可靠风电功率转换。
发明内容
发明所要解决技术问题是提供一种适用于低风速地区的可降低测量误差的风力发电系统风速风向测量方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种风力发电系统风速风向测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)利用风速仪和风向仪在风轮扫略面的下方杆塔上进行风速、风向测量，风速仪、风向仪距风轮扫略面垂直距离最少1.5米，距杆塔外边缘为2倍的杆塔直径；
2)控制系统基于测量的风速利用下式进行风速修正，得到轮毂高度的风速，
u2＝u1(z2/z1)p
式中：u1为风速仪安装处z1高度测得的风速；u2为z2高度，即轮毂高度处的风速；p为风速高度指数，即风切变指数，依赖于大气稳定度和地面粗糙度。可视具体安装位置进行实测计算得到，风切变指数p的获取方法为：在安装风力发电机前，分别在u1、u2高度安装风速仪进行24小时风速测量记录，根据记录数据，采用最小二乘法，对逐次测试得出的风速按不同时次分类拟合，求出不同时次风速变化的P指数值。
采用本发明测得的风向为绝对风向(风向基准为正北)，不同于常规风力发电系统将风向仪安装于机舱尾部而测得的相对风向(风向基准为旋转机舱的某一参考点)，其特征在于，测量点位置固定，没有因测量装置不断转动、叶片尾部紊流造成测量不准的问题，且测量风向与地面测量风向、公共天气预报风向有一定的一致性。
本发明所达到的有益效果：本发明在风轮扫略面的下方杆塔上进行风速、风向测量，同时控制系统进行风速修正，解决了低风速环境下，机舱尾部气流因受叶片转动的影响较大，风速风向测量误差较大的问题。本发明测得的风向为绝对风向，测量结果与地面测量风向、公共天气预报风向有一定的一致性，风力发电系统运行时可及时发现风向测量不准的问题。
附图说明
图1为本发明的测量方法的测量示意图。
具体实施方式
本发明有别于常规风力发电系统在机舱尾部进行风速风向测量，本发明利用风速仪2和风向仪1在风轮扫略面的下方杆塔上进行风速、风向测量。控制系统基于测量的风速进行风速修正，得到轮毂高度的风速，解决了低风速环境下，机舱尾部气流因受叶片转动的影响较大，风速风向测量误差较大的问题。控制系统基于测量的风速利用下式进行风速修正，得到轮毂高度的风速，
u2＝u1(z2/z1)p
式中：u1为风速仪安装处z1高度测得的风速；u2为z2高度，即轮毂高度处的风速；p为风速高度指数，即风切变指数，依赖于大气稳定度和地面粗糙度。可视具体安装位置进行实测计算得到。
风切变指数p的获取方法为：在安装风力发电机前，分别在u1、u2高度安装风速仪进行24小时风速测量记录，根据记录数据，采用最小二乘法，对逐次测试得出的风速按不同时次分类拟合，求出不同时次风速变化的P指数值。
以上已以较佳实施例公布本发明如上，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.一种风力发电系统风速风向测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)利用风速仪和风向仪在风轮扫略面的下方杆塔上进行风速、风向测量，风速仪、风向仪距风轮扫略面垂直距离最少1.5米、距杆塔外边缘为2倍的杆塔直径；
2)控制系统基于测量的风速利用下式进行风速修正，得到轮毂高度的风速，
u2＝u1(z2/z1)p
式中：u1为风速仪安装处z1高度测得的风速；u2为z2高度，即轮毂高度处的风速；p为风速高度指数，即风切变指数，风切变指数p的获取方法为：在安装风力发电机前，分别在u1、u2高度安装风速仪进行24小时风速测量、记录，根据记录数据，采用最小二乘法，对逐次测试得出的风速按不同时次分类拟合，求出不同时次风速变化的P指数值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010101190575A CN101776695B (zh) | 2010-03-08 | 2010-03-08 | 风力发电系统风速风向测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010101190575A CN101776695B (zh) | 2010-03-08 | 2010-03-08 | 风力发电系统风速风向测量方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101776695A true CN101776695A (zh) | 2010-07-14 |
| CN101776695B CN101776695B (zh) | 2011-12-14 |
Family
ID=42513207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010101190575A Active CN101776695B (zh) | 2010-03-08 | 2010-03-08 | 风力发电系统风速风向测量方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101776695B (zh) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102298707A (zh) * | 2011-08-24 | 2011-12-28 | 辽宁力迅风电控制系统有限公司 | 基于连续时间段聚类与支持向量机建模的风电功率预测方法 |
| CN102608676A (zh) * | 2011-01-18 | 2012-07-25 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于提供天气预测的方法 |
| CN104865401A (zh) * | 2015-04-03 | 2015-08-26 | 内蒙古工业大学 | 用于风力发电机组的风速检测方法及装置 |
| CN105654239A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-06-08 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 用于风力发电机组极端风况的识别方法、装置及系统 |
| CN107656092A (zh) * | 2017-09-08 | 2018-02-02 | 中车山东机车车辆有限公司 | 一种风电机组风速风向测量装置及方法 |
| CN108152528A (zh) * | 2016-12-02 | 2018-06-12 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风速测量方法及装置 |
| CN108691730A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-10-23 | 许继集团有限公司 | 风力发电机系统及风能数据误差修正方法和偏航控制方法 |
| CN108917842A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-11-30 | 国家电网有限公司 | 一种输电线路风向风速实时测量系统及测量方法 |
| CN109072880A (zh) * | 2016-03-31 | 2018-12-21 | 维斯塔斯风力系统集团公司 | 风力涡轮机的控制方法 |
| CN109813929A (zh) * | 2017-11-21 | 2019-05-28 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风力发电机的风速测量方法及系统 |
| CN110441776A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-11-12 | 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 | 一种中小型机载平台气象雷达风切变检测与显示方法 |
| CN111079808A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-04-28 | 国网湖南省电力有限公司 | 基于天气分型的阵风快速预测方法及系统 |
| CN111476679A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-07-31 | 四川北控清洁能源工程有限公司 | 根据大气稳定度修正风电机组功率曲线的方法 |
| WO2020199875A1 (zh) * | 2019-04-01 | 2020-10-08 | 北京观详光电技术有限公司 | 一种风廓线数据预测方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005188455A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Daiwa House Ind Co Ltd | プロペラ型風力発電システム |
| JP2006125265A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 風力発電装置、風力発電装置の制御方法およびコンピュータプログラム |
| CN101201413A (zh) * | 2006-12-13 | 2008-06-18 | 通用电气公司 | 基于风速测定法的冰检测 |
| CN101568721A (zh) * | 2007-05-25 | 2009-10-28 | 三菱重工业株式会社 | 风力发电装置、风力发电系统以及风力发电装置的发电控制方法 |
-
2010
- 2010-03-08 CN CN2010101190575A patent/CN101776695B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005188455A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Daiwa House Ind Co Ltd | プロペラ型風力発電システム |
| JP2006125265A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 風力発電装置、風力発電装置の制御方法およびコンピュータプログラム |
| CN101201413A (zh) * | 2006-12-13 | 2008-06-18 | 通用电气公司 | 基于风速测定法的冰检测 |
| CN101568721A (zh) * | 2007-05-25 | 2009-10-28 | 三菱重工业株式会社 | 风力发电装置、风力发电系统以及风力发电装置的发电控制方法 |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102608676B (zh) * | 2011-01-18 | 2016-11-23 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于提供天气预测的方法 |
| CN102608676A (zh) * | 2011-01-18 | 2012-07-25 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于提供天气预测的方法 |
| CN102298707B (zh) * | 2011-08-24 | 2015-03-25 | 辽宁力迅风电控制系统有限公司 | 基于连续时间段聚类与支持向量机建模的风电功率预测方法 |
| CN102298707A (zh) * | 2011-08-24 | 2011-12-28 | 辽宁力迅风电控制系统有限公司 | 基于连续时间段聚类与支持向量机建模的风电功率预测方法 |
| CN104865401B (zh) * | 2015-04-03 | 2017-09-29 | 内蒙古工业大学 | 用于风力发电机组的风速检测方法及装置 |
| CN104865401A (zh) * | 2015-04-03 | 2015-08-26 | 内蒙古工业大学 | 用于风力发电机组的风速检测方法及装置 |
| CN105654239A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-06-08 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 用于风力发电机组极端风况的识别方法、装置及系统 |
| CN105654239B (zh) * | 2015-12-30 | 2021-07-20 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 用于风力发电机组极端风况的识别方法、装置及系统 |
| US11168664B2 (en) | 2016-03-31 | 2021-11-09 | Vestas Wind Systems A/S | Control method for a wind turbine |
| CN109072880A (zh) * | 2016-03-31 | 2018-12-21 | 维斯塔斯风力系统集团公司 | 风力涡轮机的控制方法 |
| CN108152528B (zh) * | 2016-12-02 | 2020-02-14 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风速测量方法及装置 |
| CN108152528A (zh) * | 2016-12-02 | 2018-06-12 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风速测量方法及装置 |
| CN107656092A (zh) * | 2017-09-08 | 2018-02-02 | 中车山东机车车辆有限公司 | 一种风电机组风速风向测量装置及方法 |
| CN109813929A (zh) * | 2017-11-21 | 2019-05-28 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风力发电机的风速测量方法及系统 |
| CN108691730B (zh) * | 2018-05-09 | 2020-02-21 | 许继集团有限公司 | 风力发电机系统及风能数据误差修正方法和偏航控制方法 |
| CN108691730A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-10-23 | 许继集团有限公司 | 风力发电机系统及风能数据误差修正方法和偏航控制方法 |
| CN108917842A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-11-30 | 国家电网有限公司 | 一种输电线路风向风速实时测量系统及测量方法 |
| WO2020199875A1 (zh) * | 2019-04-01 | 2020-10-08 | 北京观详光电技术有限公司 | 一种风廓线数据预测方法 |
| CN110441776A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-11-12 | 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 | 一种中小型机载平台气象雷达风切变检测与显示方法 |
| CN111079808A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-04-28 | 国网湖南省电力有限公司 | 基于天气分型的阵风快速预测方法及系统 |
| CN111476679A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-07-31 | 四川北控清洁能源工程有限公司 | 根据大气稳定度修正风电机组功率曲线的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101776695B (zh) | 2011-12-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101776695B (zh) | 风力发电系统风速风向测量方法 | |
| Matha | Model development and loads analysis of an offshore wind turbine on a tension leg platform with a comparison to other floating turbine concepts: April 2009 | |
| Musgrove | Wind energy conversion: recent progress and future prospects | |
| CN102749478A (zh) | 测量风力涡轮机转子尾流中的风向的方法 | |
| CN109118057A (zh) | 一种基于实时功率曲线的风电机组出力评价方法 | |
| CN101881256A (zh) | 风力发电机 | |
| CN105527568A (zh) | 一种风力发电机组故障试验台 | |
| CN105587474A (zh) | 一种风电机组风轮等效风速的测试方法和装置 | |
| CN111706469A (zh) | 一种新能源风力发电装置 | |
| Bedon et al. | Experimental tests of a vertical-axis wind turbine with twisted blades | |
| Chaudhry | An investigation on wind power potential of Gharo-Sindh, Pakistan | |
| CN201621016U (zh) | 低风速地区风力发电叶片 | |
| CN103869382B (zh) | 一种兼有测风测光功能的新能源发电资源监测装置 | |
| Tefera et al. | Experimental Study on the Performance Evaluation of a Horizontal Axis Windmill-Based Water Pump | |
| CN201620997U (zh) | 基于链轮增速的低额定转速半直驱风力发电系统 | |
| CN201705571U (zh) | 风力发电机 | |
| Kuroiwa et al. | New products and tech-nologies of mitsubishi wind turbines | |
| CN205025692U (zh) | 一种风力发电系统 | |
| Ulugbek o’g’li | WIND TURBINE | |
| Tanasheva et al. | DETERMINATION OF THE AERODYNAMIC CHARACTERISTICS OF A WIND POWER PLANT WITH A VERTICAL AXIS OF ROTATION. | |
| CN204627847U (zh) | 垂直轴旋转叶片风轮发电设备 | |
| Wegner et al. | The influence of a nacelle based anemometer Wind speed on the power curve evaluation | |
| CN106545469A (zh) | 一种新型海上漂浮式可移动风力发电设备及其制作方法 | |
| Manwell | An overview of the technology and economics of offshore wind farms | |
| Sakagami et al. | A simple method to estimate atmospheric stability using LIDAR wind profiler |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: THE ELECTRIC POWER SCIENCE RESEARCH INSTITUTE OF J Free format text: FORMER OWNER: JIANGOU PROVINCIAL POWER TEST INST CO., LTD. Effective date: 20121023 Owner name: JIANGSU ELECTRIC POWER CO. STATE ELECTRIC NET CROP Effective date: 20121023 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 210029 NANJING, JIANGSU PROVINCE TO: 210036 NANJING, JIANGSU PROVINCE |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20121023 Address after: 210036 Fenghuang West Street, Jiangsu, Nanjing, China, No. 243 Patentee after: Electric Power Research Institute of Jiangsu Electric Power Company Patentee after: Jiangsu Electric Power Company Patentee after: State Grid Corporation of China Address before: 210029 No. 243 Fenghuang West Street, Jiangsu, Nanjing Patentee before: Jiangou Provincial Power Test Inst Co., Ltd. |