基于机舱风速数据的风电场弃风电量计算方法研究

为准确评估风电场弃风时段的电量损失,提出了一种新的风电场理论功率与弃风电量计算方法—机舱风速法。该方法基于风电机组正常运行时段的输出功率与机舱风速计的测量风速建立映射关系,再应用到弃风时段,计算风电场的理论功率与弃风电量。为研究该方法的可靠性,分析了仪器测量偏差、风机尾流波动性、开停机状态对理论功率计算结果的影响,并给出了开、停机状态下机舱测量风速的换算方法。采用风电场实测数据对机舱风速法进行了验证,验证结果显示机舱风速法计算的理论功率的相关性系数平均为0.9960,均方根误差平均为1.87%,理论电量误差平均为0.68%。与已有方法相比,机舱风速法计算精度高,便于区分电量损失来源,能针对不同开机方案进行灵活设置。机舱风速法不需要建立测风塔,但如能引入测风塔数据修正机舱风速,有可能进一步提升计算精度。

基于测风塔测风数据的风电机组机舱风速修正

针对机舱风速理论修正方法计算偏差较大的问题,根据风力发电机组控制策略对整个风速范围进行分区,通过高阶多项式拟合来确定机舱风速传递函数,建立一种基于测风塔测风数据的机舱风速修正方法。采用该方法进行风速修正不仅能够克服IEC机舱传递函数实用性较差的问题,而且较不分区的简单线性拟合又具有较高的拟合精度,通过引入过渡区间改进了分段机舱传递函数所存在的不连续问题。算例结果与数据分析表明了该机舱风速修正方法的优越性。

基于机舱风速计的风电机组功率特性评估方法

针对传统的功率特性评估方法难以对未配置测风塔的风电机组进行评估的问题,对基于机舱风速计的功率特性评估方法进行了研究。在深入剖析机舱风速与测风塔风速相关性的基础上,依托IEC 61400-12-2标准,提出了二者之间最优拟合关系为分区间段的机舱传递函数(BinnedNTF)。利用Binned-NTF对机舱风速进行校正,并用计算出的空气密度对数据进行标准化,得到机组的实测功率曲线、风能利用系数曲线和理论年发电量。研究应用表明,该方法在不增加测风设备经济成本的情况下,可以对未配置测风塔的风电机组进行功率特性评估,能够及时有效地维护风电场的利益。

基于湍流的双NTF方法应用于机舱风速计测量功率曲线

机舱风速计测量功率曲线的误差较大,造成风电功率预测结果的不确定性。文章依托某风电场现场实验,研究了机舱风速-自由流风速的关系,探讨了大气湍流强度对机舱传递函数(NTF)的影响,提出了基于湍流的双NTF方法,并应用于机舱风速计测量功率曲线。在不同年平均风速情况下,采用未修正的机舱风速功率曲线、国际电工委员会(IEC)提出的单NTF方法修正后的机舱风速功率曲线和文章所提出的双NTF方法修正后的机舱风速功率曲线,分别评估年发电量,其误差范围分别为-8.8%^-0.5%,-2.4%^-0.2%和-0.2%~0.2%。研究结果表明,文章所提出的基于湍流的双NTF方法是可行的,其应用效果优于IEC提出的单NTF方法。

一种风力发电机组机舱风速修正方法

风力发电机组叶轮后风速因受到叶轮遮挡,以及湍流、尾流等因素的影响,机舱风速仪测得的风速不足以准确反映风力发电机组的功率特性。为此,提出了一种风力发电机组机舱风速修正方法。该方法首先基于风力发电机组的控制策略对机舱风速进行分段,然后通过机舱风速与来流风速的相关性分析,确定拟合函数的类型,最后利用最小二乘法分段拟合得到试验机型机舱风速与来流风速的修正函数。通过实例验证表明:修正之后的风速误差更小,具有一定的实用性。

基于卷积神经网络的机舱风速修正

风电机组机舱风速计受到风机尾流和叶片扰动影响,国际电工委员会(IEC)提出的机舱传递函数无法准确描述机舱实测风速与来流风速的复杂关系。提出一种基于卷积神经网络的机舱风速修正模型,该模型采用多层卷积池化,可有效过滤风机尾流和叶片扰动的影响,高度抽象特征变量,提高修正风速的精度。工程实例表明:平原风电场中基于卷积神经网络法的计算风速与实测风速拟合精度R2达到0.8447,平均绝对误差(MAE)仅为0.071,该方法计算的功率曲线与实测功率曲线评估电量差异仅为4.07%,各项偏差指标均优于IEC机舱传递函数,充分反映出该模型在机舱风速修正方面的优越性。

基于机舱风速计功率曲线测试方法研究

目前进行风电机组功率曲线测试工作需要建立专门的测风塔或使用激光雷达测风仪，每个测试周期内仅能测试一台机组，无法同时测得同一风电场内同种型号的其他机组实际功率曲线，无法判断是否全部满足合同保证值，这种方法低效且价格高昂。本文依据机舱传递函数（NTF）法，在某平坦地形风电场内同时测得两台机组实际功率曲线及传递函数，验证了传递函数的有效性后获得了该风电场内其余相同型号机组的实际机舱风速功率曲线。通过实际测试验证了该方法的有效性，获得了测量同一风电场内相同型号的所有机组实际功率曲线高效、经济的方法。

一种机舱风速传递函数确立方法及其应用

文章依据IEC 61400-12-2:2013的相关要求,介绍了NTF的确定方法,并根据该NTF得出了基于机舱风速的某1.5 MW风电机组实测功率曲线。结果表明,该NTF可以满足相关标准的要求。新的测试方法,简化了传统的功率曲线测试流程,提高了测试效率。

基于风速衰减因子法的大型风电场尾流效应模拟方法研究

在大型风电场尾流计算中,多台风机的尾流叠加方法一直是个难点。传统的尾流叠加方法均基于实际风速值,导致模型复杂、计算必须依据气流流经风机的顺序,且由于风机尾流之间的覆盖关系较为复杂,容易出现漏算、重复计算的问题。提出风速衰减因子(尾流风速与来流风速之比,Rv)及基于风速衰减因子的风电场尾流计算方法,称为风速衰减因子法(Rv法)。该方法物理意义明确、简单易行,可按照任意风机顺序进行计算,避免漏算、重复计算问题。此外,基于实例风电场,采用法模拟了尾流影响下全部风机的功率情况,对比显示模拟结果与实测数据较为一致(相关性系数0.86);采用Rv法模拟了风电场三维尾流分布,并与实测风廓线进行了对比,对比结果显示在大气稳定条件下,模拟结果与实测数据较为一致。

风力机双参数机舱传递函数构建方法

自由来流风速是影响风电机组叶片气动性能、运行控制策略、功率特性的重要因素。针对常用机舱传递函数在估算自由来流风速时考虑因素单一的问题,以风电机组的能效后评估为依托,借助机舱式激光雷达对自由来流进行测量,结合机组运行状态建立了测风数据的有效性筛选方法;基于曲面拟合的方式研究自由来流风速与同期机舱风速、机组输出功率的相关关系,提出了一种双参数机舱传递函数的拟合构建方法,其拟合优度相对于常用单参数传递函数有了一定程度的提升。采用该方法可降低机组后评估时对遥感测风装置的依赖,为同场区该型号机组能效评估中涉及的自由来流风速获取提供了一种精度较高的工程估算方案。

湍流风况下风电机组机舱近尾流的数值模拟研究

水平轴风电机组机舱风速是机组控制的主要信号参数。机舱风速受风电机组来流湍流与风电机组近尾流影响,变化复杂,对风电机组的优化控制有重要的影响。本文采用计算流体力学(CFD)方法,对端流风况下风电机组机舱近尾流进行了详细分析。对比研究了稳态均匀风况和瑞流风况下的近尾流的结构、机舱速度分布及其对风电机组总体性能的影响。研究发现,风电机组总体性能随流风况波动也呈现多尺度波动特征。流风况下,经过滤波后的机舱风速的时间序列和来流风速的时间序列体现出很强的相关性。对于湍流风况和稳态均匀风况,叶片/风轮旋转对风电机组机舱风速波动的影响最大。流风况会增加风电机组机舱风速的波动频率,增大波动的幅值,削弱风轮旋转对尾流和机舱风速的影响。流风况使得机舱周围的流动结构更复杂。稳态均匀风况与湍流风况下叶片吸力面叶根位置处都发生了分离流动,流强度增大了叶根位置处的流动分离。

风电机组涡流发生器的应用进展

本文介绍了风电行业中涡流发生器的原理、用途、研究进展和国内外的专利情况。重点介绍了涡流发生器在国内的应用进展、提升效果和未来发展前景，分析了涡流发生器对载荷、机舱风速及成本收益的潜在影响，为涡流发生器的设计和推广提供参考。

偏航对风电机组机舱近尾流与测风的影响

机舱风速(NWS)通常用于水平轴风电机组(HAWT)的功率预测和运行控制。机舱风速受到风轮近尾流的影响。当前对于机舱附近的近尾流研究不多。由于叶片旋转、分离流动和机舱几何的影响,机舱风速与来流风速存在明显差异,表现出很强的非定常性。这些特征与风轮的运行状况密切相关。采用计算流体力学(CFD)对某2 MW风电机组机舱附近的近尾流流场进行了研究。研究了风轮偏航和叶片旋转对机舱风速变化的影响,以及机舱堵塞和叶片旋转对于机舱风速的影响。研究发现,叶片旋转对于机舱风速的扰动作用会使得机舱风速明显低于来流风速;机舱的堵塞作用会使得机舱风速明显低于入口风速。而在偏航工况下,叶片的旋转和机舱堵塞对于机舱风速的影响均有所降低。