CN108953052A - 一种降低风力发电机组停机工况下极端载荷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低风力发电机组停机工况下极端载荷的方法，该方法是利用叶片叶尖部分的局部变桨来减小风力发电机组停机时90°和270°方向的迎风面积，同时结合最优偏航控制来降低风力发电机组在极端风况下停机时的载荷，当风力发电机组在极端风况下停机顺桨以后，通过风力发电机组上的风向标和风速仪，对风向和风速进行实时监测，当极限风速从机组侧面方向吹来时，叶片叶尖部分局部变桨90°，运用局部变桨的方式及时有效的减少叶片在90°和270°方向的面积，减少风力在该两个方向上对机组造成的气动载荷，从而有效降低机组塔架和基础载荷。

Description

一种降低风力发电机组停机工况下极端载荷的方法
技术领域
本发明涉及风力发电机组叶片控制的技术领域，尤其是指一种降低风力发电机组停机工况下极端载荷的方法。
背景技术
目前，我国海上风力发电正处于大力发展的阶段，在有台风袭击的海域，风力发电机组的塔架、基础的极端载荷主要取决于风力发电机组的叶轮直径，如图1所示为风力发机组叶轮直径示意图。大叶轮海上型风力发电机组由于受到台风等极端风况的影响，机组停机且风从90°和270°方向吹来时，风力发电机组基础承受的载荷很大。现在急需一种有效降低极端风况下海上风力发电机组停机时受到的载荷的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种可有效降低风力发电机组停机工况下极端载荷的方法，该方法及时迅速，安全可靠，特别适用于降低海上型风力发电机组在极端风况下机组停机时的载荷。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种降低风力发电机组停机工况下极端载荷的方法，该方法是利用叶片叶尖部分的局部变桨来减小风力发电机组停机时90°和270°方向的迎风面积，同时结合最优偏航控制来降低风力发电机组在极端风况下停机时的载荷，具体包括以下步骤：
1)当风力发电机组在极端风况(比如台风)下停机顺桨以后，通过风力发电机组上的风向标和风速仪，对风向和风速进行实时监测，判断此时风速是否已处于机组极限风速附近，以及风向是否来自于机组的90°或270°方向；
2)当风速处于极限风速附近且风向来自机组的90°或270°方向时，机组开启局部变桨模式，叶片叶尖部分局部变桨90°，使得桨叶表面积减小，进而机组受到来自风的载荷也大大减小；
3)当机组监测到风向变化大且从机组的正面或背面吹来时，机组启动自主偏航程序，使风向保持在机组90°或270°方向；
4)当极端风况结束后，叶片叶尖部分再局部变桨为原来状态，使得桨叶恢复至正常状态，进入待风发电模式。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、通过运用BLADED软件对未进行局部变桨和进行局部变桨的风力发电机组在极端风况下的塔架基础载荷进行模拟对比得到的时序载荷如图4.1和图4.2所示，图4.1表示未进行局部变桨时风力发电机组在极端风况下实时的塔架基础载荷，图4.2表示进行局部变桨以后风力发电机组在极端风况下停机时的塔架基础载荷。从图中可以看出通过局部变桨的方法可以大幅降低海上型风力发电机组在极端风况下塔架基础的载荷，从而降低塔架和基础的建设费用，具有实际推广价值。
2、可根据风速和风向变化控制局部变桨，及时迅速，安全可靠。
附图说明
图1为风力发机组叶轮直径示意图。
图2为风力发机组叶片局部变桨示意图。
图3为机组采用局部变桨和未采用局部变桨时叶片表面积变化对比图。
图4.1为未进行局部变桨的风力发电机组在极端风况下的塔架基础载荷时序图。
图4.2为进行局部变桨的风力发电机组在极端风况下的塔架基础载荷时序图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
经过BLADED软件仿真，海上型风力发电机组在极端风况(比如台风)停机顺桨时，由于风力发电机组叶片较长，当风从90°或270°方向吹过来的时候，风力作用在叶片的表面，对机组造成很大的气动载荷。
在极端风况时叶片顺桨以后，风从90°或270°方向吹过来的时候，作用在叶片最大的表面上，这时产生的载荷是海上型风力发电机组寿命期内的最大载荷，需投入大量的资金来加强海上型风力发电机组塔架和基础建设来保证机组在该载荷下的安全生存。
为了降低海上型风力发电机组在极端风况(比如台风)下的载荷，本实施例提供了一种降低风力发电机组停机工况下极端载荷的方法，该方法是利用叶片叶尖部分的局部变桨来减小风力发电机组停机时90°和270°方向的迎风面积，同时结合最优偏航控制来降低风力发电机组在极端风况下停机的载荷，具体包括以下步骤：
1)当风力发电机组在极端风况下停机顺桨以后，通过风力发电机组上的风向标和风速仪，对风向和风速进行实时监测，判断此时风速是否已处于机组极限风速附近，以及风向是否来自于机组的90°或270°方向。
2)当风速处于极限风速附近且风向来自机组的90°或270°方向时，机组开启局部变桨模式，叶片叶尖部分局部变桨90°，如图2所示，此时桨叶表面积减小，机组受到来自风的载荷也大大减小，图3所示为机组采用局部变桨和未采用局部变桨时叶片表面积变化对比图。
3)当机组监测到风向变化较大且从机组的正面或背面吹来时，机组启动自主偏航程序，使风向保持在机组90°或270°方向左右。
4)当极端风况结束后，机组局部变桨回原来状态，如图1所示，桨叶恢复至正常状态，进入待风发电模式。
综上所述，当风力发电机组在极端风况下停机顺桨以后，通过风力发电机组上的风向标和风速仪，对风向和风速进行实时监测，当极限风速从机组侧面方向吹来时，叶片叶尖部分局部变桨90°，运用局部变桨的方式及时有效的减少叶片在90°和270°方向的面积，减少风力在该两个方向上对机组造成的气动载荷，从而有效降低机组塔架和基础载荷，具有实际推广价值，值得推广。
以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种降低风力发电机组停机工况下极端载荷的方法，其特征在于：该方法是利用叶片叶尖部分的局部变桨来减小风力发电机组停机时90°和270°方向的迎风面积，同时结合最优偏航控制来降低风力发电机组在极端风况下停机时的载荷，具体包括以下步骤：
1)当风力发电机组在极端风况下停机顺桨以后，通过风力发电机组上的风向标和风速仪，对风向和风速进行实时监测，判断此时风速是否已处于机组极限风速附近，以及风向是否来自于机组的90°或270°方向；
2)当风速处于极限风速附近且风向来自机组的90°或270°方向时，机组开启局部变桨模式，叶片叶尖部分局部变桨90°，使得桨叶表面积减小，进而机组受到来自风的载荷也大大减小；
3)当机组监测到风向变化大且从机组的正面或背面吹来时，机组启动自主偏航程序，使风向保持在机组90°或270°方向；
4)当极端风况结束后，叶片叶尖部分再局部变桨为原来状态，使得桨叶恢复至正常状态，进入待风发电模式。
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