风电机组功率特性评估方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种风电机组功率特性评估方法及装置，方法包括：按照预设的划分规则将风电机组所在区域划分为多个扇区；获取每个扇区中的风电机组的自由流风速和与自由流风速相对应的输出功率；按照预设的风速修正策略对自由流风速进行修正，获得修正自由流风速；根据修正自由流风速和输出功率确定修正自由流风速与输出功率的对应关系。本发明专利技术提供的风电机组功率特性评估方法及装置，通过按照一定的地形因素或者环境因素将风电机组所在区域划分为多个扇区，从而克服了现有技术中存在的未能将上述地形、地表植被等因素影响体现于评估结果中的缺陷，使得获取的修正自由流风速与输出功率的对应关系更加准确可靠性，有效地提高了该方法的实用性。

【技术实现步骤摘要】
风电机组功率特性评估方法及装置
本专利技术涉及风电
，尤其涉及一种风电机组功率特性评估方法及装置。
技术介绍
随着科学技术的飞速发展，风电已经成为获取绿色能源的主要途径之一，在风力发电机组运行的过程中，通过获取风力发电机组的功率特性可以了解并掌握风力发电机组的运行状态。然而，在具体应用时，由于风电机组的输出功率受外界环境因素影响较大，如地形、地表植被、大气稳定程度等，现有的风电机组功率特性评估方法仅仅依靠机组历史运行数据得到风速-功率曲线，未能将上述地形、地表植被、大气稳定程度等因素影响体现于评估结果中的缺陷，进而使得获取的风力发电机组的功率特性结果存在很大的不确定性，导致相同配置机组安装在不同风资源厂址下功率特性差异不易找出，进而降低了利用所获得的数据对风电机组的功率特性进行评估的准确可靠性。
技术实现思路
本专利技术提供一种风电机组功率特性评估方法及装置，用于解决现有技术存在的降低了利用所获得的数据对风电机组的功率特性进行评估准确可靠性的问题。本专利技术的一方面提供了一种风电机组功率特性评估方法，包括：按照预设的划分规则将风电机组所在区域划分为多个扇区；获取每个扇区中的风电机组的自由流风速和与所述自由流风速相对应的输出功率；按照预设的风速修正策略对所述自由流风速进行修正，获得修正自由流风速；根据所述修正自由流风速和输出功率确定所述修正自由流风速与所述输出功率的对应关系。本专利技术的另一方面提供了一种风电机组功率特性评估装置，包括：划分模块，按照预设的划分规则将风电机组所在区域划分为多个扇区；获取模块，获取每个扇区中的风电机组的自由流风速和与所述自由流风速相对应的输出功率；风速修正模块，按照预设的风速修正策略对所述自由流风速进行修正，获得修正自由流风速；确定模块，根据所述修正自由流风速和输出功率确定所述修正自由流风速与所述输出功率的对应关系。本专利技术提供的风电机组功率特性评估方法及装置，通过按照一定的地形因素或者环境因素将风电机组所在区域划分为多个扇区，并按照预设的风速修正策略对每个扇区中的自由流风速进行修正，获得修正自由流风速，从而有效地克服了现有技术中存在的未能将上述地形、地表植被、大气稳定程度等因素影响体现于评估结果中的缺陷，进而使得获取的修正自由流风速与输出功率的对应关系更加准确可靠性，有效地提高了该功率特性评估方法的实用性，有利于市场的推广与应用。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的一种风电机组功率特性评估方法的流程示意图；图2为本专利技术另一实施例提供的一种风电机组功率特性评估方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的根据所述风速功率曲线和功率系数曲线获取理论切入风速、理论切出风速和理论额定风速的流程示意图；图4为本专利技术实施例提供的根据所述风速功率曲线确定理论额定功率的流程示意图；图5为本专利技术实施例提供的根据所述风速功率曲线确定风切入功率的流程示意图；图6为本专利技术又一实施例提供的一种风电机组功率特性评估方法的流程示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种风电机组功率特性评估装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。图1为本专利技术一实施例提供的一种风电机组功率特性评估方法的流程示意图；参考附图1可知，本实施例提供了一种风电机组功率特性评估方法，该评估方法用于对风电机组的功率特征进行准确计算，具体的，该方法包括：S101：按照预设的划分规则将风电机组所在区域划分为多个扇区；本实施例对于划分扇区的具体个数不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，例如，可以将扇区划分为8个、10个、12个或者15个等等，为了提高对风电机组的功率特征分析的准确可靠性，一般将扇区划分的个数设置为至少为12个；另外，对于划分规则的具体内容不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，较为优选的，将划分规则设置为包括风电机组所在的周围环境因素，即按照风电机组所在的周围环境进行扇区的划分，具体的，可以根据地形、地势、海拔高度以及地表植被等信息进行扇区的划分，进而可以获得多个扇区。具体应用时，可以以风电机组基础中心为圆心，分别以2d、4d、8d、20d(d为风电机组的叶轮直径)为半径，设定正北方向为0度，划分多个扇区，具体的划分扇区数量本领域技术人员可根据具体的设计需求进行设置，基本原则为相同扇区内风资源状况、风电机组功率输出、地形崎岖指数(0.3rad)、地表植被等信息尽可能的一致，其中，地形崎岖指数可以定义为其周围地形坡度超过某一关键值(上述关键值定义为0.3rad)的比例。另外，地区崎岖指数可以通过获得雷达或测风塔测风数据、风电机组运行数据来确定，具体的，对各雷达或测风塔、风电机组不同方位风资源信息进行分析，并以风能玫瑰图、各风电机组输出功率玫瑰图、风切变玫瑰图、湍流强度玫瑰图的形式呈现，结合雷达或测风塔及风电机组坐标、数字地形图进行地形崎岖指数的计算，并得到地形崎岖指数矩阵分布图，依上述结果进行扇区的划分。S102：获取每个扇区中的风电机组的自由流风速和与自由流风速相对应的输出功率；在划分为多个扇区之后，可以获取每个扇区总的自由流风速，具体的，对于自由流风速的获取方式不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，较为优选的，首先检测获取自由流风速的检测装置中是否已建立不同来流风下以风电机组叶轮前后预设距离(例如：5d)区域内的计算流体力学CFD模型，若确认已经建立CFD模型，则可以将获取每个扇区中的风电机组的自由流风速设置为具体包括：S1021：获取每个扇区中的机舱风速、环境湍流强度、入流角、风电机组的偏航角度以及预设的传递矩阵和传递常数；本实施例中的机舱风速可以通过测风仪获取，而环境湍流强度的获取可以通过采集湍流脉动速度与平均速度，其中，湍流脉动速度和平均速度可以通过相应的速度采集装置或者传感器采集获取；然而根据环境湍流强度等于湍流脉动速度与平均速度的比值即可确定环境湍流强度；另外，入流角和风电机组的偏航角度可以通过角度测量装置采集获得，或者也可以通过风电机组的运行数据分析获取。S1022：根据公式Vfree＝A[Vnacelle,TIambient,λ,β]+B确定自由流风速；其中，Vfree为自由流风速，Vnacelle为机舱风速；TIambient为环境湍流强度；λ为入流角；β为风机的偏航角度；A,B分别为预先设置的CFD模型结果中经过人工神经网络训练得到的传递矩阵和常数。在获取到每个扇区中的机舱风速、环境湍流强度、入流角、风电机组的偏航角度以及预设的传递矩阵和传递常数之后，可以利用上述公式准确地获取到机舱风速，有效地保证了在已经建立CFD模型的环境下自由流风速获取的准确可靠性。当检测结果为获取自由流风速的检测装置中未建立CFD模型，则可以将获取每个扇区中的风电机组的自由流风速设置为具体包括：S1023：获取每个扇区中的自由流风速bini的平均值和bini+1的平均值、机舱风速、机舱风速bini的平均值及bini+1的平均值；其中，本实施例中的bin为预先设置的风速的划分区间，例如，在bin0.5-1.5的范围内为一个风速区间，在一个风速区间内可以存储有多个风速，该风速可以包括自由流风速和机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电机组功率特性评估方法，其特征在于，包括：按照预设的划分规则将风电机组所在区域划分为多个扇区；获取每个扇区中的风电机组的自由流风速和与所述自由流风速相对应的输出功率；按照预设的风速修正策略对所述自由流风速进行修正，获得修正自由流风速；根据所述修正自由流风速和输出功率确定所述修正自由流风速与所述输出功率的对应关系。

【技术特征摘要】
1.一种风电机组功率特性评估方法，其特征在于，包括：按照预设的划分规则将风电机组所在区域划分为多个扇区；获取每个扇区中的风电机组的自由流风速和与所述自由流风速相对应的输出功率；按照预设的风速修正策略对所述自由流风速进行修正，获得修正自由流风速；根据所述修正自由流风速和输出功率确定所述修正自由流风速与所述输出功率的对应关系。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取每个扇区中的风电机组的自由流风速，具体包括：获取每个扇区中的机舱风速、环境湍流强度、入流角、风电机组的偏航角度以及预设的传递矩阵和传递常数；根据公式Vfree＝A[Vnacelle,TIambient,λ,β]+B确定所述自由流风速；其中，Vfree为自由流风速，Vnacelle为机舱风速；TIambient为环境湍流强度；λ为入流角；β为风机的偏航角度；A,B分别为预先设置的CFD模型结果中经过人工神经网络训练得到的传递矩阵和常数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取每个扇区中的风电机组的自由流风速，具体包括：获取每个扇区中的自由流风速bini的平均值和bini+1的平均值、机舱风速、机舱风速bini的平均值及bini+1的平均值；根据公式确定所述自由流风速；其中，Vfree为自由流风速，Vnacelle为机舱风速；vfree,i、vfree,i+1为Vfree所在雷达或测风塔所测风速bini的平均值及bini+1的平均值；vnacelle,i、vnacelle,i+1为Vnacelle所在机舱风速bini的平均值及bini+1的平均值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照预设的修正策略对所述机舱风速进行修正，具体包括：获取标准空气密度和预设时间分辨率内的空气密度；根据公式对所述自由流风速进行修正，获得所述第一修正风速；其中，Vn为第一修正风速，Vfree为自由流风速，ρt为预设时间分辨率内的空气密度，ρ0为标准空气密度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在获取第一修正风速之后，所述方法还包括：获取风电机组的轮毂高度、每个扇区的各个风电机组的高度和预设的风切变指数；根据公式对所述第一修正风速进行修正，获得第二修正风速；其中，Vi为第二修正风速，Vn为第一修正风速，H为轮毂高度，zi为各个风电机组的高度，α风切变指数。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在获得第二修正风速之后，所述方法还包括：沿垂直于地面的方向上，将风电机组的叶轮面按照预设的间距等分为多段，获取风电机组中的每段叶轮面的面积和风电机组的叶轮扫风面积；根据公式对所述第二修正风速进行修正，获得叶轮等效风速；其中，Ai为每段叶轮面的面积，A为叶轮扫风面积，Vi为第二修正风速，Veq为叶轮等效风速。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述修正自由流风速与输出功率的对应关系包括一下至少之一：风速功率曲线、功率系数曲线、风速功率矩阵和风速功率偏差矩阵。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在根据所述修正自由流风速和输出功率确定所述修正自由流风速与输出功率的对应关系之后，所述方法还包括：根据风速功率曲线生成模拟风速，并获取所述模拟风速的概率密度，所述概率密度服从正态分布；根据所述风速功率曲线和功率系数曲线获取理论切入风速、理论切出风速和理论额定风速；根据所述理论切入风速、理论切出风速和理论额定风速对所述模拟风速进行分析判断，根据判断结果确定与所述模拟风速相对应的模拟功率；根据所述概率密度对所述模拟功率进行修正，获取修正模拟功率；根据所述修正自由流风速和修正模拟功率确定所述修正自由流风速与修正模拟功率的对应关系。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述风速功率曲线和功率系数曲线获取理论切入风速、理论切出风速和理论额定风速，具体包括：根据所述功率系数曲线确定最大功率系数，根据所述风速功率曲线确定风切入功率、理论额定功率、风切出功率；获取预设时间分辨率内的空气密度和风电机组的叶轮扫风面积；根据所述最大功率系数、风切入功率、空气密度和叶轮扫风面积确定所述理论切入风速；根据所述最大功率系数、理论额定功率、空气密度和叶轮扫风面积确定所述理论额定风速；并根据所述最大功率系数、风切出功率、空气密度和叶轮扫风面积确定所述理论切出风速。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述风速功率曲线确定理论额定功率，具体包括：在所述风速功率曲线中获取最大理论功率；将所述最大理论功率确定为所述理论额定功率。11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述风速功率曲线确定风切入功率，具体包括：在所述风速功率曲线上获取大于0.1倍的理论额定功率的所有功率值；将所有功率值中最小的功率值确定为风切入功率。12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述最大功率系数、理论额定功率、空气密度和叶轮扫风面积确定所述理论额定风速，具体包括：根据公式确定所述理论额定风速；其中，Vrated为理论额定风速，Prated为理论额定功率，ρ为空气密度，A为叶轮扫风面积，Cp,max为最大功率系数。13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据判断结果确定与所述模拟风速相对应的模拟功率，具体包括：若所述模拟风速小于所述理论切入风速，或者，所述模拟风速大于或等于所述理论切出风速，则确定所述与所述模拟风速相对应的模拟功率为0；或者，若所述模拟风速小于所述理论切出风速、且大于或等于所述理论额定风速，则获取理论额定功率，并将所述理论额定功率确定为与所述模拟风速相对应的模拟功率；或者，若所述模拟风速小于所述理论额定风速、且大于或等于所述理论切入风速，则获取空气密度、叶轮扫风面积以及最大功率系数；根据公式确定所述模拟功率；其中，Psim_t为模拟功率，ρ为空气密度，Vsim为模拟风速，A为叶轮扫风面积，Cp,max为最大功率系数。14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述概率密度对所述模拟功率进行修正，获取修正模拟功率，具体包括：根据公式Psim,i＝∑Psim_t·normpdf(Vsim,Vi,σ)对所述模拟功率进行修正，获取所述修正模拟功率；其中，Psim,i为修正模拟功率，Psim_t为模拟功率，normpdf(Vsim,Vi,σ)为与所述模拟风速相对应的概率密度，Vsim为模拟风速，Vi为在预设的bin内设置的参考风速，σ为预先设置的置信因子。15.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在根据所述修正自由流风速和修正模拟功率确定所述修正自由流风速与修正模拟功率的对应关系之后，所述方法还包括：根据所述修正自由流风速与修正模拟功率的对应关系获取额定修正功率系数、理论额定修正功率、风切入修正风速；根据功率系数曲线获取理论功率系数；根据所述理论功率系数、额定修正功率系数、理论额定功率、理论额定修正功率、风切入风速、风切入修正风速判断所述修正自由流风速与修正模拟功率的对应关系合理性。16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，根据所述理论功率系数、额定修正功率系数、理论额定功率、理论额定修正功率、风切入风速、风切入修正风速判断所述修正自由流风速与修正模拟功率的对应关系的合理性，具体包括：若根据所述理论功率系数、额定修正功率系数、理论额定功率、理论额定修正功率、风切入风速、风切入修正风速满足以下条件，则确认所述修正自由流风速与修正模拟功率的对应关系合理；其中，a<0.1％·Psim,rated，b<0.5，c&...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏飞，李健，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11