CN214273866U - 基于海拔高度的风力发电机组功率特性检测装置 - Google Patents

基于海拔高度的风力发电机组功率特性检测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN214273866U
CN214273866U CN202022664995.5U CN202022664995U CN214273866U CN 214273866 U CN214273866 U CN 214273866U CN 202022664995 U CN202022664995 U CN 202022664995U CN 214273866 U CN214273866 U CN 214273866U
Authority
CN
China
Prior art keywords
wind
data
altitude
temperature
layer
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.)
Active
Application number
CN202022664995.5U
Other languages
English (en)
Inventor
刘洋广
苗继春
高伟
郭鹏
帅超
程学文
李森
李刚
孟仁杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Datang Renewable Energy Test And Research Institute Co ltd
Original Assignee
Datang Renewable Energy Test And Research Institute Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Datang Renewable Energy Test And Research Institute Co ltd filed Critical Datang Renewable Energy Test And Research Institute Co ltd
Priority to CN202022664995.5U priority Critical patent/CN214273866U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN214273866U publication Critical patent/CN214273866U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本实用新型涉及一种基于海拔高度的风力发电机组功率特性检测装置，包括传感器层、控制器层及监控层；所述控制器层包括PLC控制器，PLC控制器用于设置风力发电机组的海拔高度数据，并对采集的风速风向数据、温湿度数据、电压、电流数据进行处理；监控层用于根据通过PLC控制器设置的海拔高度数据，结合采集的温湿度数据，直接计算机组轮毂中心位置处的空气密度，并生成机组的标准功率曲线。本实用新型在不需要安装空气密度传感器的情况下，通过在检测仪上位机软件设置参数海拔高度，结合温度和湿度数据直接计算机组轮毂中心位置处的空气密度，最终生成机组的功率曲线，用于评估机组的真实发电效率，进而直观评估整个风力发电机组的运行性能。

Description

基于海拔高度的风力发电机组功率特性检测装置
技术领域
本实用新型属于风力发电技术领域，尤其涉及一种基于海拔高度的风力发电机组功率特性检测装置。
背景技术
功率特性是评价风力发电机组性能的一个重要指标，可以衡量机组的整体经济技术水平，随着我国风力发电的迅猛发展和机组装机量的快速增长，功率特性测试越来越被重视。
目前，风电场常采用树立测风塔或移动测风仪对机组功率特性曲线进行评估和校验。在实际应用中，配置测风塔或移动测风仪对场地要求较高，测试周期较长、成本较高，而且测风塔或移动测风仪很难覆盖全部机组，在风向多变的环境中适应性较差。由于各机组生产厂商设计的软件，在数据采集和数据处理上不尽相同，生成的机组功率曲线无法客观、公允地评估机组的实际发电效率。虽然，国际电工委员会也颁布了相应的标准，即IEC61400-12-1，它能提供统一的方法，保证测试结果的一致性和准确性。但是由于实际环境及机组运行条件的差异，导致各机型实际发电量和发电效率参差不齐，而如今又没有一套独立的方法来检测和评估各机型的实际发电效率，导致风电运营商无法准确地判断、了解整机性能，也不利于业主进行准确的投资收益分析。
空气密度集中了气压、气温和相对湿度对风电机组的影响，生成准确的机组功率曲线，需要考虑现场空气密度对风能的影响。由于机组安装在不同的地域，各地海拔高度的差异导致叶轮吸收风能的空气密度相差较大。通常情况下，受自身成本和外部环境的影响，使得机组功率特性测试周期延长、成本增高。因此，如何有效且高效地进行机组功率特性测试，是一项亟需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于海拔高度的风力发电机组功率特性检测装置，可以直接计算实际功率，从而直观评估整个风力发电机组的运行性能。
本实用新型提供了一种基于海拔高度的风力发电机组功率特性检测装置，包括传感器层、控制器层及监控层；
所述传感器层布置有风速风向仪、温湿度传感器及电能质量检测元件；所述风速风向仪用于采集风力发电机组机舱外风速风向数据；所述温湿度传感器用于采集风力发电机组机舱外温湿度数据；所述电能质量检测元件用于采集风电机组的电压、电流数据；
所述控制器层包括PLC控制器，所述PLC控制器用于设置风力发电机组的海拔高度数据，并对采集的风速风向数据、温湿度数据、电压、电流数据进行处理，并将其转换成需要的格式；
所述监控层包括风电场远程监控系统，所述风电场远程监控系统用于根据通过所述PLC控制器设置的海拔高度数据，结合采集的温湿度数据，直接计算机组轮毂中心位置处的空气密度，并生成机组的标准功率曲线，用于评估机组的真实发电效率。
进一步地，所述风速风向仪为超声波风速风向仪。
进一步地，所述监控层还包括本地监控系统，所述本地监控系统通过所述PLC控制器设置的海拔高度数据，结合采集的温湿度数据，直接计算机组轮毂中心位置处的空气密度，并生成机组的标准功率曲线，用于评估机组的真实发电效率。
所述监控层包括远程监控电脑、环网交换机、以及本地监控电脑，风电场远程监控系统，远程监控电脑与环网交换机通过光纤连接，环网交换机与所述PLC控制器和本地监控电脑通过无线网连接。
借由上述方案，通过基于海拔高度的风力发电机组功率特性检测装置，在不需要安装空气密度传感器的情况下，通过在检测仪上位机软件设置参数海拔高度，结合温度和湿度数据直接计算机组轮毂中心位置处的空气密度，最终生成机组的功率曲线，用于评估机组的真实发电效率，进而直观评估整个风力发电机组的运行性能。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例详细说明如后。
附图说明
图1是本实用新型基于海拔高度的风力发电机组功率特性检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但是不用来限制本实用新型的范围。
参图1所示，本实施例提供了一种基于海拔高度的风力发电机组功率特性检测装置，包括传感器层、控制器层及监控层；
传感器层布置有风速风向仪、温湿度传感器及电能质量检测元件；风速风向仪用于采集风力发电机组机舱外风速风向数据；温湿度传感器用于采集风力发电机组机舱外温湿度数据；电能质量检测元件用于采集风电机组的电压、电流数据；
控制器层包括PLC控制器，PLC控制器用于设置风力发电机组的海拔高度数据，并对采集的风速风向数据、温湿度数据、电压、电流数据进行处理，并将其转换成需要的格式；
所述监控层包括远程监控电脑、环网交换机、以及本地监控电脑，风电场远程监控系统，远程监控电脑与环网交换机通过光纤连接，环网交换机与所述PLC控制器和本地监控电脑通过无线网连接。
监控层包括风电场远程监控系统，风电场远程监控系统(储存相关数据至远程监控电脑的数据库中)用于根据通过PLC控制器设置的海拔高度数据，结合采集的温湿度数据，直接计算机组轮毂中心位置处的空气密度，并生成机组的标准功率曲线，用于评估机组的真实发电效率。
在本实施例中，风速风向仪为超声波风速风向仪。
在本实施例中，监控层还包括本地监控系统，本地监控系统也可通过PLC控制器设置的海拔高度数据，结合采集的温湿度数据，直接计算机组轮毂中心位置处的空气密度，并生成机组的标准功率曲线，用于评估机组的真实发电效率。
该风力发电机组功率特性检测系统的计算过程如下：
大气压强B的计算公式：
Figure BDA0002783215760000041
式中，H为机组海拔高度，该参数已经设置在控制器(PLC)内；P0大气压(0℃，760mmHg)。
影响空气密度的环境因素有海拔高度、气压、温度和湿度。当不考虑湿度时(干燥空气，即相对湿度为0％)，10分钟(现代风场通常以10分钟的频率采集风电机组大量的运行时数据。)平均干空气密度ρ′10min的计算公式为：
Figure BDA0002783215760000042
式中：B10min为10分钟平均大气压强(0℃，760mmHg)；T10min为10分钟平均机舱外环境温度(K，0℃＝273.16K)；R0为干燥空气的气体常数，R0＝287.05J/(kg·K)。
实际情况下，需要考虑相对湿度(RH，％)对空气密度的影响。根据温、湿度传感器所测的机舱外环境温度和相对湿度数据(分别取它们的10分钟平均值)，查表可读取该温度(T10min)和湿度(RH10min)时的湿空气密度校准系数
Figure BDA0002783215760000045
因此实际湿空气密度ρ10min可表示为：
Figure BDA0002783215760000043
通过式(3)计算得到当前机组轮毂中心位置处10分钟平均空气密度，则相同条件下10分钟平均风速可以通过式(4)得到：
Figure BDA0002783215760000044
式中：Vn为经修正后的实际10分钟平均风速；V10min为风速计实测的10分钟平均风速。
在获得数据库后，对数值进行处理。根据远程监控上位机数据库中存储的10分钟平均风速(Vn)和10分钟平均有功功率(P10min)，根据IEC标准bin法，以风速0.5m/s为bin间隔，按风速间隔的归属划区，落到哪一区间，哪一区间的累加值加1，风速范围为0m/s至该机型机组的最大停机风速，则风电机组功率曲线所需的风速和有功功率分别为：
Figure BDA0002783215760000051
Figure BDA0002783215760000052
式中，Vi为标准化的平均风速-比恩值(Bins)；Vn,i,j为数据集j的标准化风速-比恩值(Bins)；Pi为标准化的平均功率-比恩值(Bins)；Pn,i,j为数据集j的标准化风速-比恩值(Bins)；Ni为10分钟平均数据集的数量-比恩值(Bins)。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于海拔高度的风力发电机组功率特性检测装置，其特征在于，包括传感器层、控制器层及监控层；
所述传感器层布置有风速风向仪、温湿度传感器及电能质量检测元件；所述风速风向仪用于采集风力发电机组机舱外风速风向数据；所述温湿度传感器用于采集风力发电机组机舱外温湿度数据；所述电能质量检测元件用于采集风电机组的电压、电流数据；
所述控制器层包括PLC控制器，所述PLC控制器用于设置风力发电机组的海拔高度数据，并对采集的风速风向数据、温湿度数据、电压、电流数据进行处理，并将其转换成需要的格式；
所述监控层包括远程监控电脑、环网交换机、以及本地监控电脑，风电场远程监控系统，远程监控电脑与环网交换机通过光纤连接，环网交换机与所述PLC控制器和本地监控电脑通过无线网连接。
2.根据权利要求1所述的基于海拔高度的风力发电机组功率特性检测装置，其特征在于，所述风速风向仪为超声波风速风向仪。
CN202022664995.5U 2020-11-17 2020-11-17 基于海拔高度的风力发电机组功率特性检测装置 Active CN214273866U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202022664995.5U CN214273866U (zh) 2020-11-17 2020-11-17 基于海拔高度的风力发电机组功率特性检测装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202022664995.5U CN214273866U (zh) 2020-11-17 2020-11-17 基于海拔高度的风力发电机组功率特性检测装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN214273866U true CN214273866U (zh) 2021-09-24

Family

ID=77775968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202022664995.5U Active CN214273866U (zh) 2020-11-17 2020-11-17 基于海拔高度的风力发电机组功率特性检测装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN214273866U (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104747367B (zh) 风力发电机组功率曲线特性检测系统
CN111794909B (zh) 面向扇区调控的风电场级偏航动态优化方法和系统
CN202974425U (zh) 一种风电机组噪声测试系统
CN106815771B (zh) 一种风电场载荷的长期评估方法
US11644009B2 (en) Method and apparatus for detecting yaw-to-wind abnormality, and device and storage medium thereof
CN108252873A (zh) 一种风力发电机组在线数据监测及其性能评估的系统
CN106704103B (zh) 一种基于叶片参数自学习的风电机组功率曲线获取方法
CN103912448A (zh) 一种区域风电场机组功率特性监测方法
CN106441962A (zh) 一种电站锅炉风机性能实时监测的方法
CN109118057A (zh) 一种基于实时功率曲线的风电机组出力评价方法
CN110925134B (zh) 一种风电机组的输出功率给定值实时修正系统及方法
CN115238933B (zh) 基于多点测量的风电机组惯量响应检测方法、装置和系统
CN205135913U (zh) 一种风电机组叶片的弦线定位模板及叶片安装角测量系统
CN112377374A (zh) 基于海拔高度的风力发电机组功率特性检测系统
CN214273866U (zh) 基于海拔高度的风力发电机组功率特性检测装置
CN102967400B (zh) 一种复杂地形下的风电机组功率特性曲线测试方法
CN101975662B (zh) 一种符合iec61400-13标准的风电机组载荷测试系统
CN205297832U (zh) 一种计算机风力发电机检测系统
CN113807693B (zh) 一种基于机载雷达的风电机组发电量优化效果评价方法
CN201852702U (zh) 一种符合iec61400-13标准的风电机组载荷测试系统
CN113586336B (zh) 风力发电机组的控制方法及其控制装置及计算机可读存储介质
Qiao et al. Research on SCADA data preprocessing method of Wind Turbine
Li et al. Research on wind turbine power performance based on the operation Data
CN111738556A (zh) 一种基于机头微气候评估风机发电能力的方法
CN105512820A (zh) 风电场风能资源监测与机组运行状态评估方法

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant