CN108509705B

CN108509705B - 计算特定场址风力发电机组功率曲线的方法及装置

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Publication number: CN108509705B
Application number: CN201810252112.4A
Authority: CN
Inventors: 符鹏程; 郭辰; 冯笑丹; 蔡继峰; 杨洪源; 王丹丹; 肖罗生; 周新亮; 李浩然; 荆亚楠; 孙少华
Original assignee: CHINA GENERAL CERTIFICATION CENTER; Huaneng Group Technology Innovation Center Co Ltd; Huaneng Renewables Corp Ltd
Current assignee: CHINA GENERAL CERTIFICATION CENTER; Huaneng Group Technology Innovation Center Co Ltd; Huaneng Renewables Corp Ltd
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2022-03-04
Anticipated expiration: 2038-03-26
Also published as: CN108509705A

Abstract

本发明提供了一种计算特定场址风力发电机组功率曲线的方法及装置。方法包括：确定风力发电机组仿真模型；根据风力发电机组的功率曲线测试报告，确定风力发电机组的测试环境条件；在测试环境条件下对风力发电机组仿真模型进行动态仿真，确定风力发电机组仿真模型对应的动态功率曲线；判断动态功率曲线与功率曲线测试报告中测试功率曲线的差异；若差异小于测试标准中规定的不确定度，则确定特定场址的风力发电机组的实测环境条件；在实测环境条件下对风力发电机组仿真模型进行动态仿真，确定风力发电机组仿真模型对应的实测动态功率曲线。本发明实现得到特定场址环境条件下风力发电机组的真实、准确的动态功率曲线。

Description

计算特定场址风力发电机组功率曲线的方法及装置

技术领域

本发明涉及风电技术领域，具体涉及一种计算特定场址风力发电机组功率曲线的方法及装置。

背景技术

风电场开发过程中，风电机组选型是其中最重要的工作之一。风电机组选型时除了关注必须考虑的机组安全性和可靠性以外，风电机组发电性能好坏就成为另一个关注的焦点。通常在风电机组选型时希望根据风电机组功率曲线和拟建风电场的实际环境条件对风电场机组发电量进行准确的估算，这样不仅有利于进行准确的投资收益分析，同时也有利于更客观、公正、科学地开展机组选型，遴选出最适合于拟建项目的风电机组。

目前，风电机组的功率曲线可以分为理论功率曲线和测试功率曲线，其中理论功率曲线又包括稳态功率曲线和动态功率曲线。稳态功率曲线：假定风速不变，对机组模型进行稳态仿真计算得到的功率曲线；动态功率曲线：考虑风速的变化，对机组模型进行动态仿真计算得到的功率曲线，动态功率曲线考虑了风速变化时机组控制系统的响应，并且可针对不同的环境条件计算出相应的功率曲线；测试功率曲线：由具有资质的第三方试验室，按照相关的测试标准开展功率曲线测试，并出具第三方的功率曲线测试报告。

动态功率曲线能够准确的反映风电机组在不同实际环境条件下的发电性能，可以针对不同的场址环境条件，给出针对性的功率曲线。但动态功率曲线的获取，目前的做法是：依据风速的湍流度计算出动态功率曲线组，在依据现场的特征湍流度进行功率曲线的插值，这种获取动态功率曲线方式只能考虑到特征湍流度这一单一因素，无法考虑不规则的湍流度影响，且未考虑风切变、入流角、偏航误差等因素对实际功率曲线的影响。故而得到的动态功率曲线难以反应真实的功率曲线。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种计算特定场址风力发电机组功率曲线的方法及装置，实现了准确计算特定场址环境条件下的风力发电机组的功率曲线。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种计算特定场址风力发电机组功率曲线的方法，包括：

确定风力发电机组仿真模型；

根据风力发电机组的功率曲线测试报告，确定风力发电机组的测试环境条件；

在所述测试环境条件下对所述风力发电机组仿真模型进行动态仿真，确定所述风力发电机组仿真模型对应的动态功率曲线；

判断所述动态功率曲线与功率曲线测试报告中测试功率曲线的差异；

若所述差异小于测试标准中规定的不确定度，则确定特定场址的风力发电机组的实测环境条件；

在所述实测环境条件下对所述风力发电机组仿真模型进行动态仿真，确定所述风力发电机组仿真模型对应的实测动态功率曲线。

进一步的，所述方法还包括：

若所述差异大于或等于测试标准中规定的不确定度，则在调整所述风力发电机组仿真模型的参数之后，重新判断动态功率曲线与测试功率曲线的差异。

进一步的，所述差异为所述动态功率曲线与所述测试功率曲线之间的功率的百分比差值。

进一步的，所述测试环境条件，包括：风速、风速对应的湍流度、风剪切、入流角和空气密度。

进一步的，所述风力发电机组仿真模型，包括：仿真模型和控制器，

所述仿真模型的参数包括：叶片建模和机组损失模型；

所述控制器的参数包括：转速、转矩控制、最佳增益比和变桨控制。

另一方面，本发明还提供了一种计算特定场址风力发电机组功率曲线的装置，装置包括：

模型单元，用于确定风力发电机组仿真模型；

测试单元，用于根据风力发电机组的功率曲线测试报告，确定风力发电机组的测试环境条件；

仿真单元，用于在所述测试环境条件下对所述风力发电机组仿真模型进行动态仿真，确定所述风力发电机组仿真模型对应的动态功率曲线；

判断单元，用于判断所述动态功率曲线与功率曲线测试报告中测试功率曲线的差异；

第一确定单元，用于在所述差异小于测试标准中规定的不确定度，则确定特定场址的风力发电机组的实测环境条件；

输出单元，用于在所述实测环境条件下对所述风力发电机组仿真模型进行动态仿真，确定所述风力发电机组仿真模型对应的实测动态功率曲线。

进一步的，所述装置还包括：

第二确定单元，用于在若所述差异大于或等于测试标准中规定的不确定度，则在调整所述风力发电机组仿真模型的参数之后，重新判断动态功率曲线与测试功率曲线的差异。

进一步的，所述判断单元，具体用于计算所述差异，所述差异为所述动态功率曲线与所述测试功率曲线之间的功率的百分比差值。

另一方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线；其中，

处理器和存储器通过总线完成相互间的通信；

处理器用于调用存储器中的程序指令，以执行上述计算特定场址风力发电机组功率曲线的方法。

另一方面，本发明还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述计算特定场址风力发电机组功率曲线的方法。

由上述技术方案可知，本发明所述的一种计算特定场址风力发电机组功率曲线的方法及装置。综合风力发电机组的动态功率曲线，并详细规定了动态功率曲线中的环境变量，得到特定场址环境条件下风力发电机组的真实准确的动态功率曲线。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一个实施例提供的一种计算特定场址风力发电机组功率曲线的方法的流程示意图；

图2是本发明第二个实施例提供的一种计算特定场址风力发电机组功率曲线的方法的流程示意图；

图3是本发明第三个实施例提供的一种计算特定场址风力发电机组功率曲线的装置的结构示意图；

图4是本发明第四个实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明下述实施例提出了一种计算特定场址风力发电机组功率曲线的方法及装置。

本发明实施例一提供的一种计算特定场址风力发电机组功率曲线的方法，参见图1，该方法具体包括如下步骤：

S101：确定风力发电机组仿真模型；

在本步骤中，依据风力发电机组型式认证的证书以及风力发电机组的载荷计算报告，确定已经经过认证认可的风力发电机组仿真模型；

该风力发电机组仿真模型包括：仿真模型和控制器，

该仿真模型的参数包括：叶片建模和机组损失模型；

该控制器的参数包括：转速、转矩控制、最佳增益比和变桨控制。

其中，型式认证为：风力发电机组在第三方认证机构进行设计评估和型式测试验证。载荷计算报告为：风力发电机组在标准工况下进行载荷计算报告书。

S102：根据风力发电机组的功率曲线测试报告，确定风力发电机组的测试环境条件；

在本步骤中，由具有资质的第三方试验室，按照相关的测试标准开展功率曲线测试，并出具第三方的功率曲线测试报告，根据风力发电机组的功率曲线测试报告，确定风力发电机组的测试环境条件。

其中，测试环境条件，包括：风速、风速对应的湍流度、风剪切、入流角和空气密度。

S103：在所述测试环境条件下对所述风力发电机组仿真模型进行动态仿真，确定所述风力发电机组仿真模型对应的动态功率曲线；

在本步骤中，在上述步骤S102中的测试环境条件下，采用仿真计算软件对风力发电机组仿真模型进行动态仿真，计算对应测试环境条件下的风力发电机组仿真模型对应的动态功率曲线。

S104：判断所述动态功率曲线与功率曲线测试报告中测试功率曲线的差异；

在本步骤中，依据IEC61400-12-2标准中规定的功率的测试标准，测试得到测试功率曲线，再根据步骤S102中确定的测试环境条件，使用动态仿真，获得在测试环境条件下的动态功率曲线，依据不同的风速分布，分别计算测试功率曲线对应的发电量和动态功率曲线对应的发电量。在对比动态功率曲线与测试功率曲线的差异时，首先确定发电量的差异，是不是能够在5％以下，当发电量的差异在5％以下时，确定每个风速下的功率的百分比差异，确定该功率的百分比差异是不是在测试的不确定度以下。测试的不确定度为IEC61400-12-2中规定的标准。

S105：若所述差异小于测试标准中规定的不确定度，则确定特定场址的风力发电机组的实测环境条件；

在本步骤中，实测环境条件为特定场址的环境条件，即是实际装风机的特定场址的环境条件，该实测环境条件，包括风速、各风速对应的湍流度、风剪切、入流角和空气密度。

S106：在所述实测环境条件下对所述风力发电机组仿真模型进行动态仿真，确定所述风力发电机组仿真模型对应的实测动态功率曲线。

从上述描述可知，本发明实施例提供的一种计算特定场址风力发电机组功率曲线的方法，综合考虑了风力发电机组的动态功率曲线，并详细规定了功率曲线计算中的环境变量。从而得到特定场址环境条件下风力发电机组的真实动态功率曲线。利用上述方法计算的所述风力发电机组的功率曲线不会出现偏差甚至出现偏离实际的情况出现。

本发明实施例二提供了一种计算特定场址风力发电机组功率曲线的方法，参见图2，在上述实施例的基础上，具体还包括如下步骤：

S105’：若所述差异大于或等于测试标准中规定的不确定度，则在调整所述风力发电机组仿真模型的参数之后，重新判断动态功率曲线与测试功率曲线的差异。

在本步骤中，通过调整风力发电机组仿真模型的参数，使得该风力发电机组仿真模型更加适合实测环境条件，获得更准确的特定场址环境条件下风力发电机组仿真模型对应的动态功率曲线。

从上述描述可知，本实施例中提供了调整风力发电机组仿真模型的方式，并详细规定了仿真计算所需考虑的环境条件因素，从而为得到更为真实的功率曲线提供可靠的手段，得到特定场址环境条件下风力发电机组的准确的动态功率曲线。

为更近一步的对本发明的方法进行详细说明，本法明提供一种计费系统异常时的移动业务自动放通方法的具体应用实例，具体内容如下：

某编号为2.0-131的风力发电机组，获得了型式认证，需要给出某平原风电场环境条件下的功率曲线，具体步骤如下：

1、获取得到该机组型式认证证书，以及其载荷计算报告，并且获取得到该机组的仿真模型和控制器。依据型式认证证书和载荷计算报告，核实确认，获得的仿真模型和控制器为型式认证对应的仿真模型和控制器。

2、获取得到该机组在型式认证中的功率曲线测试报告，依据测试报告，确定测试的环境条件——风速、各风速湍流度、空气密度、入流角、风剪切，如表1：

表1：测试环境条件

3、使用仿真软件Bladed4.6对风力发电机组仿真模型进行仿真，计算得到测试环境条件下的动态功率曲线，通过调整模型和控制的一系列参数(叶片建模、机组损失模型、转速、转矩控制，最佳增益比、变桨控制等)，得到满足要求的模型。

4、比较仿真计算得到的动态功率曲线和测试功率曲线的差异，动态功率曲线和测试功率曲线之间的发电量差异如下表2：

表2：发电量差异

根据上表则得到风力发电机组仿真模型的有效合理，精度也满足要求。

本发明实施例三提供了一种计算特定场址风力发电机组功率曲线的装置，参见图3，该装置具体包括：

模型单元10，用于确定风力发电机组仿真模型；

测试单元20，用于根据风力发电机组的功率曲线测试报告，确定风力发电机组的测试环境条件；

仿真单元30，用于在所述测试环境条件下对所述风力发电机组仿真模型进行动态仿真，确定所述风力发电机组仿真模型对应的动态功率曲线；

判断单元40，用于判断所述动态功率曲线与功率曲线测试报告中测试功率曲线的差异；

第一确定单元50，用于在所述差异小于测试标准中规定的不确定度，则确定特定场址的风力发电机组的实测环境条件；

输出单元60，用于在所述实测环境条件下对所述风力发电机组仿真模型进行动态仿真，确定所述风力发电机组仿真模型对应的实测动态功率曲线。

所述装置还包括：第二确定单元，用于在若所述差异大于或等于测试标准中规定的不确定度，则在调整所述风力发电机组仿真模型的参数之后，重新判断动态功率曲线与测试功率曲线的差异。

所述判断单元，具体用于计算所述差异，所述差异为所述动态功率曲线与所述测试功率曲线之间的功率的百分比差值。

本实施例中装置中各模块所实现的功能与方法实施例中相应的操作步骤对应，这里不再赘述。

由上述技术方案可知，本发明所述的一种计算特定场址风力发电机组功率曲线的装置，综合考虑了风力发电机组的动态功率曲线，并详细规定了功率曲线计算中的环境变量，从而得到特定场址环境条件下风力发电机组的真实动态功率曲线，并且该装置结构简单、操作方便、成本低且具有很大的实用性。

本发明实施例四提供了一种电子设备，参见图4，该电子设备可以包括：处理器11、存储器12、总线13及存储在存储器12上并可在处理器11上运行的计算机程序；

其中，所述处理器11，存储器12通过所述总线13完成相互间的通信；

所述处理器11执行所述计算机程序时实现上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：确定风力发电机组仿真模型；根据风力发电机组的功率曲线测试报告，确定风力发电机组的测试环境条件；在所述测试环境条件下对所述风力发电机组仿真模型进行动态仿真，确定所述风力发电机组仿真模型对应的动态功率曲线；判断所述动态功率曲线与功率曲线测试报告中测试功率曲线的差异；若所述差异小于测试标准中规定的不确定度，则确定特定场址的风力发电机组的实测环境条件；在所述实测环境条件下对所述风力发电机组仿真模型进行动态仿真，确定所述风力发电机组仿真模型对应的实测动态功率曲线。

本发明实施例五提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：确定风力发电机组仿真模型；根据风力发电机组的功率曲线测试报告，确定风力发电机组的测试环境条件；在所述测试环境条件下对所述风力发电机组仿真模型进行动态仿真，确定所述风力发电机组仿真模型对应的动态功率曲线；判断所述动态功率曲线与功率曲线测试报告中测试功率曲线的差异；若所述差异小于测试标准中规定的不确定度，则确定特定场址的风力发电机组的实测环境条件；在所述实测环境条件下对所述风力发电机组仿真模型进行动态仿真，确定所述风力发电机组仿真模型对应的实测动态功率曲线。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置/系统。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims

1.一种计算特定场址风力发电机组功率曲线的方法，其特征在于，所述方法包括：

确定风力发电机组仿真模型；

在所述实测环境条件下对所述风力发电机组仿真模型进行动态仿真，确定所述风力发电机组仿真模型对应的实测动态功率曲线；

其中，所述测试环境条件包括：风速、风速对应的湍流度、风剪切、入流角和空气密度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述差异为所述动态功率曲线与所述测试功率曲线之间的功率的百分比差值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风力发电机组仿真模型，包括：仿真模型和控制器，

所述仿真模型的参数包括：叶片建模和机组损失模型；

5.一种计算特定场址风力发电机组功率曲线的装置，其特征在于，所述装置包括：

模型单元，用于确定风力发电机组仿真模型；

输出单元，用于在所述实测环境条件下对所述风力发电机组仿真模型进行动态仿真，确定所述风力发电机组仿真模型对应的实测动态功率曲线；

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述判断单元，具体用于计算所述差异，所述差异为所述动态功率曲线与所述测试功率曲线之间的功率的百分比差值。

8.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线；其中，

处理器和存储器通过总线完成相互间的通信；

处理器用于调用存储器中的程序指令，以执行权利要求1-4任一项所述的计算特定场址风力发电机组功率曲线的方法。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行权利要求1-4任一项所述的计算特定场址风力发电机组功率曲线的方法。