一种风力发电机组定制化设计方法技术

本发明专利技术公开了一种风力发电机组定制化设计方法，属于风电技术领域。设计方法包括机位点环境资料收集、机组技术路线选择、叶片叶型设计、控制策略设计、塔架基础结构设计、机组塔架基础整体优化、机组整体经济性分析等14个步骤。本发明专利技术的风力发电机组设计过程，可以根据风电机组装机机位点环境情况，针对性地开展风电机组设计。在设计过程中充分考虑机组技术路线、设备选型、叶片设计、工程经验，并融入了塔架设计和基础设计工作，开展机组塔架基础整体载荷校核，最终对机组发电量、运维成本、全生命周期收益率进行校核分析。采用本发明专利技术的方法，可降低风电机组成本造价，挖掘机组潜力，特别适合风电场条件复杂、不同机位点差异较大的情况。况。况。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机组定制化设计方法


[0001]本专利技术属于风电
，具体属于一种风力发电机组定制化设计方法。

技术介绍

[0002]风力发电机组是风力发电的关键设备，机组设计的好坏直接影响风力发电机组制造成本、运行可靠性，进而影响风力发电场生产效率和经济效益。
[0003]风力发电机组是一个十分复杂的设备，包含风轮系统、传动系统、发电系统、辅助系统等多个子系统，涉及流体、机械、电气、控制多个专业。风力发电机组受到大气、土层多种环境因素作用，运行工况很多，相互作用复杂。因此，风力发电机组的设计是一个跨学科的复杂系统工程。
[0004]目前的风力发电机组设计过程包括环境设定、风轮系统选型设计、机械电气部件选型、机组整体初步设计、工况仿真模拟计算、部件及控制策略优化等步骤。机组设计边界条件往往假定参数，保证一定范围下的机组运行稳定。这种包络设计方法使机组具有较大的适应性，但往往造成设计冗余较大，且不能充分考虑机组应用环境的特殊情况，造成风力发电机组成本较高，不利于风力发电的平价化和可持续发展。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种风力发电机组定制化设计方法，用以解决上述问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种风力发电机组定制化设计方法，包括以下过程，
[0008]步骤1，收集风力发电机组机位点的环境资料；
[0009]步骤2，依据风力发电机组机位点的环境特点，设计风力发电机组的技术路线和基础结构型式；
[0010]步骤3，进行风力发电机组的关键参数设定和设备选型；
[0011]步骤4，根据风力发电机组机位点的风资源，进行叶片设计；
[0012]步骤5，依据风力发电机组机位点的环境特点和设备，设计风力发电机组的控制策略；
[0013]步骤6，对风力发电机组结构进行安全性校核，当满足条件时，执行步骤9，当不满足条件时，执行步骤4；
[0014]步骤7，进行风力发电机组的塔架结构设计；
[0015]步骤8，进行风力发电机组的基础结构设计；
[0016]步骤9，对风力发电机组的塔架基础结构进行建模，优化塔架基础结构；
[0017]步骤10，对风力发电机组的塔架基础结构进行校核，当满足条件时，执行步骤11，当不满足条件时，执行步骤7；
[0018]步骤11，对风力发电机组进行经济性分析；
[0019]步骤12，对风力发电机组进行机组发电量校核，当满足条件时，执行步骤13，当不满足条件时，执行步骤4；
[0020]步骤13，对风力发电机组进行机组设备运维成本校核，当满足条件时，执行步骤14，当不满足条件时，执行步骤2；
[0021]步骤14，对风力发电机组进行机组全生命周期收益率校核；当不满足条件时，执行步骤2；当满足条件时，完成风力发电机组设计。
[0022]优选的，步骤1中，风力发电机组机位点的环境资料包括机位点的气象、地质、水文数据。
[0023]优选的，步骤2中，风力发电机组的技术路线包括单桩基础、导管架基础、高桩承台基础、吸力桶基础和浮式基础；基础结构型式包括双馈型、高速永磁性、半直驱型和直驱型风电机组。
[0024]优选的，步骤3中，风力发电机组的关键参数包括风电机组的轮毂高度、叶片长度、输出电压等级和机舱尺寸；设备选型包括对齿轮箱、发电机、变桨偏航系统、变流器、变压器的选型。
[0025]优选的，步骤4中，叶片设计包括风电机组叶片叶型设计、叶片结构设计、叶片材料组成设计和叶片加工制造工艺设计。
[0026]优选的，步骤5中，风力发电机组的控制策略包括正常运行控制策略、启停机控制策略和极端工况控制策略。
[0027]优选的，步骤7中，塔架结构设计包括塔架尺寸设计、材料组成设计、连接方式设计和制造工艺设计。
[0028]优选的，步骤9中，风力发电机组的塔架基础结构优化采用整体化设计方法，以机组、塔架、基础三者的整体最优为目标，将机组塔架基础结构作为一个整体进行各节点的载荷校核计算和优化。
[0029]优选的，步骤4的叶片设计过程和步骤7的塔架结构设计并行开展或迭代开展。
[0030]优选的，步骤12中，机组发电量校核中根据机位点位置，增加风场尾流影响分析，然后再进行校核测算。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0032]本专利技术公开的一种风力发电机组定制化设计方法，并不针对某一风况条件，而是针对风电机组装机机位点环境情况，针对性地开展风电机组设计。设计过程中充分考虑机组技术路线、设备选型、叶片设计等环节，并融入了塔架设计和基础设计工作，开展机组塔架基础整体载荷校核，最终对机组发电量、运维成本、全生命周期收益率进行校核分析。因此，本专利技术对于单一机位点风电机组开展设计，最大程度地将具体环境、技术因素影响在风电机组设计中体现出来，能够对单台风电机组的经济性进行全面分析，最大程度地保证了风电机组满足风电场的要求。本专利技术通过多角度设计过程，可降低风电机组成本造价，挖掘机组潜力，特别适合风电场条件复杂、不同机位点差异较大的情况，具有良好的经济效益和应用前景。
附图说明
[0033]图1为本专利技术一种风力发电机组定制化设计方法流程示意图。
具体实施方式
[0034]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0035]本专利技术公开了一种风力发电机组定制化设计方法，包括机位点环境资料收集、机组技术路线选择、叶片叶型设计、控制策略设计、塔架基础结构设计、机组塔架基础整体优化、机组整体经济性分析等步骤。
[0036]具体的，本专利技术的一种风力发电机组定制化设计方法，包括以下过程：
[0037]步骤1，首先收集机位点气象、地质、水文等环境资料。针对陆上或海上风电机组场址，利用数据站记录、实地踏勘测试、卫星遥感分析、仿真模拟等方式，对机组安装点位的环境数据进行收集，包括但不限于长期、代表性的风况、土层、地下水、浪流等特性数据。
[0038]步骤2，选择风电机组技术路线、基础结构型式。根据风电场环境特点、对机组设备可靠性要求、经济性允许程度，对采用双馈型、高速永磁性、半直驱型、直驱型风电机组，变流器采用在机舱内、在塔筒底部，采用混凝土塔筒、钢塔筒、混合塔筒，海上风电机组采用单桩基础、导管架基础、高桩承台基础、吸力桶基础、浮式基础等关键技术路线进行选择。
[0039]步骤3，机组关键参数设定、设备选型。设定风电机组轮毂高度、叶片长度、输出电压等级、机舱尺寸等关键技术参数；对齿轮箱、发电机、变桨偏航系统、变流器、变压器等关键设备进行选型。
[0040]步骤4，定制化叶片设计。根据机位点风资源情况，选择合适的风电机组叶片叶型、叶片结构、叶片材料组成、叶片加工制造工艺等。
[0041]步骤5，机组控制策略设计。根据机位点环境情况、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组定制化设计方法，其特征在于，包括以下过程，步骤1，收集风力发电机组机位点的环境资料；步骤2，依据风力发电机组机位点的环境特点，设计风力发电机组的技术路线和基础结构型式；步骤3，进行风力发电机组的关键参数设定和设备选型；步骤4，根据风力发电机组机位点的风资源，进行叶片设计；步骤5，依据风力发电机组机位点的环境特点和设备，设计风力发电机组的控制策略；步骤6，对风力发电机组结构进行安全性校核，当满足条件时，执行步骤9，当不满足条件时，执行步骤4；步骤7，进行风力发电机组的塔架结构设计；步骤8，进行风力发电机组的基础结构设计；步骤9，对风力发电机组的塔架基础结构进行建模，优化塔架基础结构；步骤10，对风力发电机组的塔架基础结构进行校核，当满足条件时，执行步骤11，当不满足条件时，执行步骤7；步骤11，对风力发电机组进行经济性分析；步骤12，对风力发电机组进行机组发电量校核，当满足条件时，执行步骤13，当不满足条件时，执行步骤4；步骤13，对风力发电机组进行机组设备运维成本校核，当满足条件时，执行步骤14，当不满足条件时，执行步骤2；步骤14，对风力发电机组进行机组全生命周期收益率校核；当不满足条件时，执行步骤2；当满足条件时，完成风力发电机组设计。2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组定制化设计方法，其特征在于，步骤1中，风力发电机组机位点的环境资料包括机位点的气象、地质、水文数据。3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组定制化设计方法，其特征在于，步骤2中，风力发电机组的技术路线包括单桩基础、导管架基础...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐巍，郭雨桐，刘鑫，郭小江，劳文欣，周昳鸣，李新凯，叶昭良，
申请(专利权)人：华能海上风电科学技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：