边界层气象对风电机组功率特性的影响研究

边界层气象因素对运行过程中的风电机组性能和表现具有重要影响。文章利用激光雷达设备对某大型风电场开展了气象观测,针对不同湍流、风切变、日变化和降雨情况下风电机组的功率特性进行了研究。研究结果表明:高湍流在切入风速和额定风速左右会提升或降低机组的功率曲线,并增大输出功率的离散性;高切变在切入风速和额定风速左右均会提升机组的功率曲线,并减小输出功率的离散性;边界层的湍流和风切变等气象要素存在显著的日变化规律,并影响风电机组的功率曲线和输出功率的离散性,表现出日夜不同;降雨天气与非降雨天气相比,总体上提升了机组的功率曲线,并增大了输出功率的离散性。文章的研究结果可为风电项目评估发电量、风电场功率预报等工作提供参考。     

湍流强度对风电场发电量的影响

准确估算湍流强度变化影响下的发电量,为风电项目开发与投资提供可靠的依据。从10 min级湍流强度变化的角度,提出了利用实时湍流强度计算风电场发电量的方法,通过多项式展开公式和数值积分,对风电机组的发电量进行估算。以新疆某风电场的实际风资源为例,与实际年发电量、静态理论年发电量和普遍采用的修正发电量功率曲线的方法对比,表明该方法估算的发电量误差小,更贴近实际年发电量。     

风电机组实际运行功率曲线影响因素分析

本文对风电机组在运行过程中形成的实际运行功率曲线的主要影响因素进行分析,如:气象和环境条件、风电机组排列、对风偏差、机型、统计方法及采样修正等,从而阐述了标准功率曲线(合同功率曲线)与实际运行功率曲线产生偏差的原因,以此消除从业人员在风电机组功率特性曲线的认知方面存在的诸多误解,从而减少在风电场运营和质保交机时可能产生的不必要的纠纷。     

运行风电场内局地湍流变化分析方法及其影响探讨

利用风电机组运行风数据结合常规测风塔和激光雷达观测风数据,对机组运行风数据进行相关性分析和检验,建立机组机舱湍流强度的计算方法和适用范围。研究表明,基于机舱风数据计算的湍流强度大小虽不能代表机组实际湍流的绝对值大小,但对于简单平坦地形,不同机组机舱湍流强度的相对变化,可作为评估风电场微观选址设计机组尾流影响程度的参考标准之一;对于复杂地形,不同机组机舱湍流强度的差异能很好表征不同地形下环境湍流的差异及对机组实际运行功率的影响。     

基于机组来流等效风速计算的风电机组功率曲线修正

风电场功率曲线为工程中常用来描述机舱风速和输出功率之间关系的曲线,与厂商提供的理论功率曲线存在一定的差异。文中根据机舱测风仪的测风误差,提出了一种利用风电机组运行参数来反向迭代计算来流等效风速,拟合其与机舱风速的函数关系,并对理论功率曲线进行修正得到的机舱风速-功率曲线的方法。通过某电站的运行数据来推导来流风速,拟合来流风速与机舱风速间关系,并修正原功率曲线得到机舱风速-功率实际运行曲线,再将得到的机组功率指令来指导机组发电,从而降低机舱风速与来流等效风速存在偏差的影响,提高风电机组的发电效率。     

基于温度信号的风电机组发电机实时可靠性监测新方法

实时可靠性监测对降低风电机组的维护成本,提高其运行水平具有重要的意义。文章提出了一种基于温度信号监测的风电机组发电机实时可靠性监测方法。该方法采用正常运行状态下的发电机温度数据,利用线性回归技术,得出了消除环境温度和输出功率影响后的修正温度;然后基于性能可靠性理论,对修正温度进行标准正态变换,建立了发电机运行温度的实时可靠性监测模型。以某机组实际运行数据为例,验证所提方法,结果表明,该方法能利用温度信号监测机组运行的实时可靠度来发现其运行异常状态,达到实时可靠性监测目的。     

基于输出功率波动性的风电机组性能分析方法

输出功率特性是反映风电机组性能的主要指标之一,利用中央监控系统记录的运行数据,提出了3种不同的基于输出功率波动性机组性能分析方法。针对不同型号的机组,在测量机组动态功率曲线的基础上,构建基于功率曲线变异的输出性能分析模型;针对单台机组提出了基于风速和功率方差系数相关性的性能分析模型;针对单台机组运行在不同风速下,提出了基于分段风速的输出性能的分析方法。最后,以2个风电场的机组8个月的运行数据,对提出的机组分析性能方法进行验证,结果表明,文章提出的方法能够有效的分析风电机组的性能。     

基于相关向量信息熵的风电机组功率曲线构建方法研究

仿真研究湍流强度、空气密度、偏航误差等风电机组功率输出特性关键影响因素与功率曲线之间的内在关联特性,建立各影响因素与功率输出特性之间的隐含关系子模型。结合风电机组运行数据,基于相关向量信息熵技术,实现风电机组运行功率曲线的构建。基于构建的功率曲线与机组实际输出特性开展年发电量对比,结果表明,基于相关向量信息熵法构建的功率曲线能够实现对风电机组出力特性的真实准确评价,评价误差不超过2%。     

考虑空气密度变化的风电机组转矩控制算法研究

为了研究在不同空气密度条件下转矩控制修正算法对风电机组功率提升的影响,文章分析了空气密度与最优转矩控制的关系。结合风电场实际测量数据,总结空气密度的变化特点及规律,设计了考虑空气密度变化的最优转矩控制修正算法。利用Bladed软件,在湍流风况下设计了不同空气密度时,有、无空气密度修正的5组对照实验。实验结果表明,空气密度变化直接影响机组的输出功率,但是针对转矩控制的直接修正算法对风电机组发电功率提升效果不明显,有待进一步的综合优化。     

基于运行数据的风力发电机组功率特性分析

针对实际1．5MW风电机组．通过获取反映机组运行性能的实测风速、功率等数据,采用Bin方法对数据进行处理后,获得风电机组的功率曲线,并将其推广到机组风能利用曲线的提取。通过计算得到了2台机组的实际运行功率曲线、风能利用曲线及其标准差值．对风电机组的运行性能进行了对比分析和评估。     

复杂地形下的风电机组功率曲线测试方法研究

风电机组的功率特性曲线是衡量风电机组发电能力的最佳技术指标。按照IEC61400-12-1《风电机组功率特性测试》标准,功率曲线测试需要被测风电机组周围地形通过场地评估。这为功率曲线测试带来一定的不便。本文就如何在复杂地形下测试功率曲线提出了一种新的方法,并对测试结果做出了探讨。     

小尺度风特性建模与分析

根据工程需求,研究了一种直观、简便的小时间尺度风运动模型及其计算方法;根据风脉动为矢量的事实基础,分析了一种反映风特性关系的"湍流圆",并通过对实测风数据的统计分析,给出了包括风速和风向两个参变量的湍流和湍流强度计算。采用实测数据的验证表明,这种建模方法能够较好地反映小尺度气流的变化。与经典湍流强度等特征量的计算方法相比,风特征量的数值分析方法具有足够的工程精度,且实时性更强,可以用于确定风电机组动、静态设计过程的基本设计参数,同时也可以为风电机组运行过程提供控制基础参数,对确定捕获风能与偏航角的关系具有重要意义。     

基于CFD技术的风电机组功率特性评估方法

针对IEC61400-12-1标准对风电机组功率特性测试难以广泛开展的问题,提出一种基于修正SCADA风速的功率特性评估方法。首先基于CFD技术,利用风场实际数据建立纳维-斯托克斯方程,用修正后的k-ε湍流模型求解,建立风电场物理模型;然后通过机组的技术参数及大气条件确定"Larsen"尾流模型,根据机舱风速得到自由风速;最后利用修正后风速进行功率特性的评估。实例验证表明,该方法能满足风电机组功率特性评估的要求,能较好反映机组的功率出力情况,方便、快捷且花费较低,适用工程应用。     

不同风湍流模型的风电机组载荷计算研究

根据风电机组设计要求IEC 61400-1标准,选取Kaimal和Mann湍流谱密度模型作为风输入,在其他外部条件和操作不变时,计算风电机组设计载荷,讨论不同风湍流输入响应载荷特性。并给出2 MW双馈式风力发电机组设计载荷的计算结果,提出风电机组设计载荷主要原则和影响因素。     

提升山地风电机组运行质量的策略研究

文章分析了风电机组运行过程中的各种指标,提出了影响风电机组运行质量的关键指标,针对如何提升山地风电机组关键指标提出了应对策略,并对提升机组功率曲线、降低机组故障率进行了应用分析,对提升风电机组运行质量有着重要的意义.     

风电机组疲劳载荷影响因素分析(二)

风电机组设计主要由疲劳载荷和极限载荷决定,而风电机组运行环境的不确定性和不稳定性使得疲劳载荷对一些部件的设计尤为重要。影响疲劳载荷的因素很多,本文主要从不同设计运行风速范围和不同设计湍流强度等级两个方面进行比较,分析了两者各自对疲劳载荷影响的程度。     

基于实时功率曲线的风电机组出力特性研究

基于实时功率曲线对风电机组出力特性进行分析,主要通过采集风电机组风速、功率、可靠性状态、大气压力、环境温度等历史数据进行过滤修正,计算出能够反映风电机组真实出力情况的实时功率曲线,并与出质保检测功率曲线进行对比,最后结合功率一致性系数对风电机组出力特性进行评价。找出性能下降比较严重的风电机组并及时整改,进而提高风电机组的发电能力。该方法不仅能够在线评价风电机组的性能优劣,且适用于各类型风电机组,具有广阔的应用前景。     

基于变距系统的风电机组并网运行特性的研究

依据风电机组的变桨距控制原理和风电机组的运行特性,建立了转速环和功率环控制的风电机组变桨距控制系统,结合双馈风电机组各部分数学模型,在PSCAD/EMTDC中搭建了风电机组的并网仿真模型。对不同风速段湍流风况条件下的风电机组并网运行特性进行仿真,实现了不同运行阶段下风电机组运行特性的优化控制,并在此基础上分别仿真了阵风干扰和电网故障扰动下风电机组的动态运行特性。仿真结果分析表明,双环变桨距控制系统可以较好地优化风电机组的功率输出特性,在电网发生故障时桨距角的快速动作也可以有效地抑制故障暂态响应的进一步恶化,有利于电网的迅速恢复。     

湍流强度修正风力发电机组功率曲线方法的研究

依据现有IEC61400-12-1功率曲线测试标准,功率曲线是采用bin法得到的,未考虑湍流强度的影响。这就使得按照标准测试得到的功率曲线依赖于现场特定的湍流强度,具有不可移植性。同一机组在不同测试现场,测试得到的功率曲线都会不同,这会给测试功率曲线和担保功率曲线的对比带来很大难度。基于此,有必要考虑湍流强度对功率曲线的影响。     

热稳定性对近海风电场影响研究

通过某近海风电场热稳定性研究,比较得出适合近海风电场的热稳定性判断方法,并研究不同热稳定性下风电机组输出功率特性,分析粗糙度和热稳定性对风电场影响关系,修正Jensen的尾流损耗系数。结果显示:热稳定性随时间变化,对海上风电场风能影响较大,不同热稳定性条件下风力发电机组输出功率变化规律不同,修正后的尾流模型计算结果与实际值接近。