低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法技术

本发明专利技术公开了低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法，包括以下步骤：根据风资源仿真结果进行载荷计算，构建整机载荷模型；基于机组的设计载荷，获得机组的安全裕量，并对叶片增效定制化进行设计；对采用叶片增效设计的整机进行仿真模拟；基于仿真模拟结果，对采用叶片增效设计的整机载荷校核并进行样机测试验证。本发明专利技术适用于在实际年平均风速远低于可研风速的风电场推广，根据基于安全裕量有效利用的定制化叶片增效系统设计和基于安全裕量有效利用的风电机组优化增效技术，针对机型进行定制设计优化，以适应不同机型的需求。以适应不同机型的需求。以适应不同机型的需求。

【技术实现步骤摘要】
低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法


[0001]本专利技术涉及风电场
，特别是低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法。

技术介绍

[0002]在风电标杆电价退坡的预期下，在较短时间内上马了大量风力发电项目，而部分项目在调研阶段风资源缺少相关充分的风资源数据，且未做完整、科学的风资源评估，这导致在调研阶段未真实充分的反应当地真实风资源情况，导致这些风电场建设后实际运行风速远低于设计风速，实际年发电小时数普遍低于调研设计水平。
[0003]针对这种情况，风机厂通常给出的建议为增加低风速区域风机塔筒高度和叶片长度。而单纯的将塔筒高度由80米增加到100米，以及单纯增加叶片长度将原先87米叶片更换为93米叶片，两者的工程总价都极高，平均单台风机的投资都超过200万。因此，采用该方案将在经济上对风场造成重大影响，且施工周期造成的电量损失巨大，且需要多年才能收回投资改资成本，这对于使用寿命为20年的风机来说是难以接受的。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术提供了低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法解决实际年发电小时数普遍低于调研设计水平的低速风电场的叶片优化的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]根据风资源仿真结果进行载荷计算，构建整机载荷模型；
[0009]基于机组的设计载荷，获得机组的安全裕量，并对叶片增效定制化进行设计；
[0010]对采用叶片增效设计的整机进行仿真模拟；
[0011]基于仿真模拟结果，对采用叶片增效设计的整机载荷校核并进行样机测试验证。
[0012]作为本专利技术所述的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法的一种优选方案，其中：所述风资源仿真结果是基于风电场各个机位测风塔获得的历史数据，以及风电场所在位置的地形图，建立仿真模型，并基于历史数据推算各个机位风资源。
[0013]作为本专利技术所述的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法的一种优选方案，其中：所述历史运行数据，包括风速10min平均值、发电机转速10min平均值、发电机功率10min平均值，以及采样间隔为10min的机组发电量数据，持续时间为1完整年，采样间隔10s的各机位风速数据、空气密度、湍流强度、年平均风速和极限风速的统计值。
[0014]作为本专利技术所述的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法的一种优选方案，其中：所述安全裕量是基于风资源仿真，以及对各个机位风资源计算结果的修正方法，
在各个机点建立风轮模型，进行载荷仿真，并将载荷仿真结果与对应的原型机标准风区下的仿真结果逐一对比，再基于对各个零部件的综合性评估，得到各个机位整机载荷和标准设计载荷之间的安全余量。
[0015]作为本专利技术所述的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法的一种优选方案，其中：所述修正方法是基于各个机位实际功率曲线和理论功率曲线的比值得出不同风速下的修正因子，并将此修正因子带入增效后的理论功率曲线的进行修正。
[0016]作为本专利技术所述的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法的一种优选方案，其中：所述增效后的理论功率曲线获得方法，对各个机位的历史运行数据进行采样，计算并获得数据的平均风速和平均功率，计算风速0
‑
20m/s间隔0.5m/s的风速点的功率值，以此绘制风电场实际运行各个机位功率曲线，基于各个机位功率曲线，建立风轮模型，仿真后得到增效后的理论功率曲线。
[0017]作为本专利技术所述的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法的一种优选方案，其中：所述历史运行数据的采样方法，通过风速划分范围，以0.5m/s整倍数为中心，左右各0.25m/s划分的连续区间，分别计算各个区间平均功率，选取(μ
‑
1.96σ,μ+1.96σ)区间内采样数据，计算并取得采样数据的平均风速和平均功率。
[0018]作为本专利技术所述的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法的一种优选方案，其中：所述样机测试验证，将整个风电场按照低、中和高风速划分三类机组，并将机组分别布置在对应低、中和高风速的一个机点上，获得的功率曲线与之前位于该机位机组的实际功率曲线进行对比。
[0019]作为本专利技术所述的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法的一种优选方案，其中：所述叶片增效定制化进行设计，小叶尖弦扭转角不变，根弦安装角数值越小，即根弦前缘越指向主叶片内侧，主叶片中部和叶尖功率系数越大，叶尖小翼自身的功率系数稍有减小。
[0020]作为本专利技术所述的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法的一种优选方案，其中：所述根据风资源仿真结果进行载荷计算，构建整机载荷模型中，风资源数据分析是利用扇区分析的方法推导相邻机位之间的传导函数，并结合各机位对应时间段风速和功率数据，对相应的机舱风速仪风速进行修正，最终得到较为准确的各机位风速、湍流强度以及尾流影响。
[0021]本专利技术的有益效果：本专利技术在确保整机安全的前提下，有效利用机组安全裕量，定制设计叶片增效，最大限度的提升叶片捕风能力，同时开发出安全可靠、高性价比的低效机组提质增效技术，可以显著提升低风速风电场的机组利用效率，提高机组发电量，实现低风速区域亏损机组的扭亏为盈，从而提升企业经济效益。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0023]图1为本专利技术一个实施例提供的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法的
基本流程示意图；
[0024]图2为本专利技术一个实施例提供的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法的叶片绕流的对称性视图；
[0025]图3为本专利技术一个实施例提供的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法的叶尖小翼设计的参数角度视图；
[0026]图4为本专利技术一个实施例提供的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法的选取的风力机主叶片翼型以及NACA翼型构造相同尺寸参数的结构图；
[0027]图5为本专利技术一个实施例提供的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法的两种翼型升阻比曲线图；
[0028]图6为本专利技术一个实施例提供的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法的大升阻比翼型与升力的变化关系图；
[0029]图7为本专利技术一个实施例提供的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法的不同高度与倾斜角叶尖小翼对叶片功率系数的影响关系图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法，其特征在于，包括以下步骤：根据风资源仿真结果进行载荷计算，构建整机载荷模型；基于机组的设计载荷，获得机组的安全裕量，并对叶片增效定制化进行设计；对采用叶片增效设计的整机进行仿真模拟；基于仿真模拟结果，对采用叶片增效设计的整机载荷校核并进行样机测试验证。2.如权利要求1所述的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法，其特征在于：所述风资源仿真结果是基于风电场各个机位测风塔获得的历史数据，以及风电场所在位置的地形图，建立仿真模型，并基于历史数据推算各个机位风资源。3.如权利要求1或2所述的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法，其特征在于：所述历史运行数据，包括风速10min平均值、发电机转速10min平均值、发电机功率10min平均值，以及采样间隔为10min的机组发电量数据，持续时间为1完整年，采样间隔10s的各机位风速数据、空气密度、湍流强度、年平均风速和极限风速的统计值。4.如权利要求3所述的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法，其特征在于：所述安全裕量是基于风资源仿真，以及对各个机位风资源计算结果的修正方法，在各个机点建立风轮模型，进行载荷仿真，并将载荷仿真结果与对应的原型机标准风区下的仿真结果逐一对比，再基于对各个零部件的综合性评估，得到各个机位整机载荷和标准设计载荷之间的安全余量。5.如权利要求4所述的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法，其特征在于：所述修正方法是基于各个机位实际功率曲线和理论功率曲线的比值得出不同风速下的修正因子，并将此修正因子带入增效后的理论功率曲线的进行修正。6.如权利要求5所述的低速风电场基于安全裕量定制化叶片增效方法，其特征在于：所述增效后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏程，王文锋，李晖，刘建鹏，孟斌，张超，姚亮，许全详，聂化伟，
申请(专利权)人：华能潍坊风力发电有限公司，
类型：发明
国别省市：