CN115523085A - 风电机组偏航校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风电领域，且公开了一种风电机组偏航校正方法，其依据贝兹理论建立基于分风向夹角区间的模型，将机组数据采集与监视控制系统中的风速、风向夹角、功率、发电机转速、变桨角度、机组运行状态等相关参数进行剔除后输入模型，得到各风向夹角区间的功率曲线，通过对比分析得出机组的偏航误差值。本发明提出的方法不仅不需要额外加装设备，节省人工检查的成本，而且精度高、操作方便，对于性能分析优化技术发展具有积极意义。
Description
技术领域
本发明属于风电领域，具体为一种风电机组偏航校正方法。
背景技术
风电飞速发展的同时，在设计、制造、安装、调试、运维等过程中也逐渐暴露出一些问题，其中，偏航系统存在的偏航不对风、偏航误差较大等问题，不仅会导致机组的发电量下降，而且会影响机组运行的稳定性及安全性。
目前，风电机组偏航校正的常规方法是参照《风力发电机组偏航系统第二部分:试验方法》，对比罗盘的刻度线和与风轮中轴线的夹角进行偏航校正，由于机组的塔筒、机架、轮毂等部件通常由铸铁类磁性材料制备而成，故利用该方法存在以下问题：铸铁影响罗盘的正常使用，导致偏航校正效果较差；由于基准问题，现场较难找到风轮的中轴线；校正时需停机操作，影响机组的正常运行，因此需要制订一套精度高、实施方便、不影响机组停机的偏航校正方法显得尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于运行数据的风电机组偏航校正分析方法。
本发明提供了一种风电机组偏航校正方法，方法包括以下步骤：步骤一、由贝兹理论可知，风电机组捕获的功率P的公式为P＝(pCpAv3)/2，P为风轮吸收的功率，p为空气密度，A为风轮扫风面积，CP为风能利用系数，v为风速，测风仪所测得的绝对风向与机舱中轴线的夹角即风向夹角为θ，若机组偏航存在系统误差，即机组始终无法正对风，则风电机组损失的功率Ps＝P(1-cos3θ)；步骤二、将-θ至θ之间划分若干个区间，区间角度为α，基于风向夹角的区间化模型即在-θ至θ之间均等有若干个α，同理，按照上述区间划分方法将风速、发电机转速、功率和机组运行状态进行区间化处理，并剔除干扰数据后形成区间化的功率曲线，对比各区间的功率曲线找出最优的区间，若-α/2至α/2 区间的功率曲线最优，则认为该机组不存在偏航误差，若α/2至3α/2区间的功率曲线最优，则认为该机组偏航存在α的误差；步骤三、在机舱顶部安装激光雷达测风仪，激光窗的中心线距机舱顶部距离为1.5m，测风仪侧视距离为5X-10X-15X-20X-25X-30X-35X-40X-45X-50X，X为固定数值，测风仪以1Hz 的采样速率连续采集机载测风仪后台1s瞬时数据，对采集数据进行处理，统计得到机载激光雷达测风仪在不同测试距离的风向夹角平均值，然后对所有风向夹角平均值对平均值处理，得到的数值与α相互验证。
进一步地，步骤二中剔除干扰数据的标准以Wind turbines generator systemspart 12－1:Power perform-ance measurements of electricity producing windturbines:IEC 61400－12－1—2005为依据。
进一步地，步骤二中α的值需要根据实际测风电场进行计算，采集多组机组数据采集与监视控制系统中风速、风向夹角、功率、发电机转速、变桨角度、机组运行状态、机组停机时间、故障时间的参数，按照IEC标准对数据进行剔除，剔除数据后，对多组机组的数据进行风向夹角区间化处理，得到现场偏航误差α的值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出的方法不仅不需要额外加装设备，节省人工检查的成本，而且精度高、操作方便，对于性能分析优化技术发展具有积极意义，在风电场部分风电机组安装的多台多光束机舱式测风激光雷达的实时测风数据，这风电机组主要分布在风场中央区域，和风电场的东西南北边缘，或风电场的特殊机位，多光束机舱式测风激光雷达可以准确测量出风电机组的真实来流风况，此风况数值与传统机械式或超声波式测风仪的数值不同，未受叶轮转动产生的扰流干扰，可以用于动态的偏航误差校正。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本具体实施方式提供的风电机组偏航校正方法，包括以下步骤：
步骤一、在理想对风情况下，风电机组风轮的中轴线或其平行线与风向的夹角为0°，但由于风向仪制造、安装、调试过程中存在无可避免的误差，使得机组无法正对风，导致机组发电量下降，由贝兹理论可知，风电机组捕获的功率P的公式为P＝(pCpAv3)/2，P为风轮吸收的功率，p为空气密度，A 为风轮扫风面积，CP为风能利用系数，v为风速，测风仪所测得的绝对风向与机舱中轴线的夹角即风向夹角为θ，若机组偏航存在系统误差，即机组始终无法正对风，则风电机组损失的功率Ps＝P(1-cos3θ)；
步骤二、将-θ至θ之间划分若干个区间，区间角度为α，基于风向夹角的区间化模型即在-θ至θ之间均等有若干个α，同理，按照上述区间划分方法将风速、发电机转速、功率和机组运行状态进行区间化处理，并剔除干扰数据后形成区间化的功率曲线，剔除干扰数据的标准以Wind turbines generator systems part 12－1:Power perform-ancemeasurements of electricity producing wind turbines:IEC 61400－12－1—2005为依据，对比各区间的功率曲线找出最优的区间，若-α/2至α/2区间的功率曲线最优，则认为该机组不存在偏航误差，若α/2至3α/2区间的功率曲线最优，则认为该机组偏航存在α的误差，α的值需要根据实际测风电场进行计算，采集多组机组数据采集与监视控制系统中风速、风向夹角、功率、发电机转速、变桨角度、机组运行状态、机组停机时间、故障时间的参数，按照IEC标准对数据进行剔除，剔除数据后，对多组机组的数据进行风向夹角区间化处理，得到现场偏航误差α的值；
步骤三、在机舱顶部安装激光雷达测风仪，激光窗的中心线距机舱顶部距离为1.5m，测风仪侧视距离为5X-10X-15X-20X-25X-30X-35X-40X-45X-50X， X为固定数值，测风仪以1Hz的采样速率连续采集机载测风仪后台1s瞬时数据，对采集数据进行处理，统计得到机载激光雷达测风仪在不同测试距离的风向夹角平均值，然后对所有风向夹角平均值对平均值处理，得到的数值与α相互验证。
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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种风电机组偏航校正方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一、由贝兹理论可知，风电机组捕获的功率P的公式为P＝(pCpAv3)/2，P为风轮吸收的功率，p为空气密度，A为风轮扫风面积，CP为风能利用系数，v为风速，测风仪所测得的绝对风向与机舱中轴线的夹角即风向夹角为θ，若机组偏航存在系统误差，即机组始终无法正对风，则风电机组损失的功率Ps＝P(1-cos3θ)；
步骤二、将-θ至θ之间划分若干个区间，区间角度为α，基于风向夹角的区间化模型即在-θ至θ之间均等有若干个α，同理，按照上述区间划分方法将风速、发电机转速、功率和机组运行状态进行区间化处理，并剔除干扰数据后形成区间化的功率曲线，对比各区间的功率曲线找出最优的区间，若-α/2至α/2区间的功率曲线最优，则认为该机组不存在偏航误差，若α/2至3α/2区间的功率曲线最优，则认为该机组偏航存在α的误差；
步骤三、在机舱顶部安装激光雷达测风仪，激光窗的中心线距机舱顶部距离为1.5m，测风仪侧视距离为5X-10X-15X-20X-25X-30X-35X-40X-45X-50X，X为固定数值，测风仪以1Hz的采样速率连续采集机载测风仪后台1s瞬时数据，对采集数据进行处理，统计得到机载激光雷达测风仪在不同测试距离的风向夹角平均值，然后对所有风向夹角平均值对平均值处理，得到的数值与α相互验证。
2.根据权利要求1所述的风电机组偏航校正方法，其特征在于：步骤二中剔除干扰数据的标准以Wind turbines generator systems part 12－1:Power perform-ancemeasurements of electricity producing wind turbines:IEC 61400－12－1—2005为依据。
3.根据权利要求1所述的风电机组偏航校正方法，其特征在于：步骤二中α的值需要根据实际测风电场进行计算，采集多组机组数据采集与监视控制系统中风速、风向夹角、功率、发电机转速、变桨角度、机组运行状态、机组停机时间、故障时间的参数，按照IEC标准对数据进行剔除，剔除数据后，对多组机组的数据进行风向夹角区间化处理，得到现场偏航误差α的值。
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