風力發(fā)電機組偏航誤差分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風力發(fā)電機組偏航誤差分析方法，對錯風角數(shù)據(jù)進行分區(qū)，將各錯風角區(qū)間對應的機組運行參數(shù)按錯風角區(qū)間進行歸類；根據(jù)各錯風角區(qū)間下的機組相關(guān)運行參數(shù)，獲得機組在各錯風角區(qū)間下的發(fā)電性能參數(shù)；通過各錯風角區(qū)間發(fā)電性能參數(shù)的對比，確定機組的偏航誤差。本發(fā)明利用機組機身數(shù)據(jù)，能夠較為精確地計算出機組潛在的運行偏航誤差，具有很大的工程意義。
【專利說明】
風力發(fā)電機組偏航誤差分析方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設及一種風力發(fā)電機組性能評估領(lǐng)域，特別是一種風力發(fā)電機組偏航誤差 分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來風力發(fā)電快速發(fā)展并取得了巨大成就。影響風力發(fā)電效率高低的核屯、是風 力發(fā)電機的性能好壞。目前應用最廣泛的風力發(fā)電機一般由W下幾大系統(tǒng)組成:偏航系統(tǒng)、 變獎系統(tǒng)、發(fā)電機與變頻系統(tǒng)、主控系統(tǒng)等。
[0003] 在機組運行時，最理想的情況是機組掃風面與來流風成90°的夾角，即機組掃風平 面垂直于來流風。機組的偏航系統(tǒng)就是為了保持運一狀態(tài)，通過機艙的旋轉(zhuǎn)，使機組掃風平 面與來流風保持垂直;而當風向與風輪掃風平面垂直線存在夾角即錯風角時，會降低機組 對風能的利用率越低。當機組存在風機偏航誤差時，會造成機艙對風不準，錯風角增大，直 接導致發(fā)電量損失，使葉片和機艙載荷增大，長期存在更會增大主軸機械疲勞。
[0004] 造成偏航誤差有多方面原因，一是風機安裝過程中未將風向儀與機艙中屯、進行對 中；二是安裝不夠牢固，獎葉和機艙外形對風向產(chǎn)生影響后，將風向儀吹歪;=是風向標制 造精度不高W及逐步老化，數(shù)據(jù)采集有誤；四是風機偏航動力系統(tǒng)（電機、齒輪系統(tǒng)、編碼 器)的運行存在誤差。但運些誤差是隱性的，不會在機組日常的運行過程中W故障的形式報 出。
[0005] 中國專利公告號CN102213182B公開了一種獲得風力發(fā)電機組固有偏航誤差角方 法，通過檢測風力發(fā)電機當前功率Pi和風力發(fā)電機偏航角為零時的輸出功率Po判斷偏航誤 差角。但實際情況下風向不是恒定不變的，機組也不可能時時刻刻改變角度，因此機組即使 在無偏航誤差的情況下依舊存在錯風角的可能性，會造成偏航誤差判斷不準確的情況出 現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用風機日常的運行數(shù)據(jù)來分析風力發(fā) 電機組的偏航誤差，使偏航誤差所得數(shù)據(jù)趨于精確，便于風場人員確定問題機組，使風場運 維人員在巡檢或日常檢修時可W有針對的對問題機組進行維護，而沒有問題的機組可W暫 時不針對偏航系統(tǒng)進行誤差矯正維護，運樣不僅節(jié)約了人力成本，更有利于提高機組的發(fā) 電性能W及安全性能。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[000引一種風力發(fā)電機組偏航誤差分析方法，包括W下步驟：
[0009] SI)通過機組數(shù)據(jù)平臺，獲取機組預設時間段內(nèi)的錯風角數(shù)據(jù)和機組相關(guān)運行參 數(shù)；
[0010] S2)對錯風角數(shù)據(jù)進行分區(qū)，將各錯風角區(qū)間對應的機組相關(guān)運行參數(shù)按錯風角 區(qū)間進行歸類；
[0011] S3)根據(jù)各錯風角區(qū)間下的機組相關(guān)運行參數(shù)，獲得機組在各錯風角區(qū)間下的發(fā) 電性能參數(shù)；
[0012] S4)通過各錯風角區(qū)間發(fā)電性能參數(shù)的對比，確定機組的偏航誤差。
[0013] 進一步地，所述步驟Sl中的預設時間段被等分為時間節(jié)點，機組數(shù)據(jù)平臺在每個 時間節(jié)點同時獲取錯風角數(shù)據(jù)和機組相關(guān)運行參數(shù)。
[0014] 更進一步，所述步驟S2中對錯風角數(shù)據(jù)進行分區(qū)的方法為：
[0015] 首先，先確定待運算錯風角區(qū)間，再將待運算錯風角區(qū)間等長劃分為多個分區(qū)，最 后再將小于待運算錯風角區(qū)間和大于待運算錯風角區(qū)間的錯風角數(shù)據(jù)分別單獨劃分區(qū)間， 用公式標識為：
[0016] 錯風角數(shù)據(jù)共分為n巧個區(qū)間，其中待運算錯風角區(qū)間為(-Degm,+Degm),待運算錯 風角區(qū)間每個分區(qū)的寬度為Deg日，其中n =巧Degm/Dego;
[0017] 記i為錯風角區(qū)間標號，待運算錯風角區(qū)間i的錯風角范圍為(-Degm+(i-2)蝴6邑〇，- Degm+(i-l)*Deg〇)，其中i = 2,3,......，n+l;
[0018] 定義i = l時，錯風角數(shù)據(jù)范圍為(-180°，-Degm);定義i = n+2時，錯風角數(shù)據(jù)范圍 為（+Degm,180°)。
[0019] 作為優(yōu)選，所述Degm為機組偏航控制策略中的偏航闊值，所述Dego范圍為1°~20°。
[0020] 再進一步，所述步驟Sl中的相關(guān)運行參數(shù)至少包括風速數(shù)據(jù)和發(fā)電機有功功率數(shù) 據(jù);所述步驟S3中對風速數(shù)據(jù)進行分區(qū)，各錯風角區(qū)間下的機組相關(guān)運行參數(shù)根據(jù)風速數(shù) 據(jù)按風速區(qū)間進行歸類，通過各風速區(qū)間內(nèi)的風速平均值和功率平均值建立模型表征機組 在各錯風角區(qū)間下的發(fā)電性能。
[0021 ]再進一步，所述步驟Sl中的相關(guān)運行參數(shù)還包括機組運行狀態(tài)標識碼;所述步驟 S3中僅選取機組運行狀態(tài)標識碼為正常情況下的相關(guān)運行參數(shù)。
[0022] 再進一步，所述風速數(shù)據(jù)包括切入風速V0、切出風速Vm和機組年平均風速Vave,風速 數(shù)據(jù)根據(jù)切入風速VO到切出風速Vm,按0.5m/s的間隔分為N個風速區(qū)間，N= (Vm-VO)A) . 5;
[0023] 記j為風速區(qū)間標號，風速區(qū)間j的風速范圍為(vo+0.5*(j-l)-〇.25，vo+0.5*(j-l) +0.25)，其中^' = 1，2,3....... ,N；
[0024] 記每個風速區(qū)間中各風速數(shù)據(jù)為Vj,k，其中k=l，2,…….，1;風速區(qū)間風速平均值
每個風速數(shù)據(jù)vj,k所對應的功率數(shù)據(jù)為Pj,k，其中k=l，2,.......，1;風速區(qū)間 ? 功率平均值Pj
[0025]
[0026] ①式中：
[0027] 抑:發(fā)電性能參數(shù)
[0028] N:風速區(qū)間的個數(shù)；
[0029] Vj :風速區(qū)間j的平均風速值；
[0030] Pj:風速區(qū)間j的平均功率值；
[0031]
[0032] ②式中：
[0033] F(V):風速的瑞利累積概率分布函數(shù)；
[0034] Vave:機組年平均風速；
[0035] V:風速，式中代入為風速區(qū)間平均風速值。
[0036] 作為優(yōu)選，記機組的偏航誤差為Dwc;選出各錯風角區(qū)間中的最大發(fā)電性能參數(shù)FD， 記最大FD所對應的錯風角區(qū)間為im，當im=l或n+2時，機組的偏航誤差Dwc〉Degm，當im = 2， 3,......，n+l時，Dwc= |-Degm+(i-1.5)蝴eg〇|。
[0037] 本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比具有W下優(yōu)點及效果:評價過程中通過時間段數(shù)據(jù)，利用 風速的瑞利累積概率分布與實際風速-功率對應關(guān)系，計算出機組各錯風角區(qū)間發(fā)電性能 參數(shù)FD;利用機組自身的運行數(shù)據(jù)，通過對不同錯風角區(qū)間的機組性能分析，在機組運行原 理的基礎(chǔ)上，得到機組的偏航誤差為Dwc。本發(fā)明利用機組機身數(shù)據(jù)，能夠較為精確地計算出 機組潛在的運行偏航誤差，具有很大的工程意義。
【附圖說明】
[0038] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可 W根據(jù)運些附圖獲得其他的附圖。
[0039] 圖1為本發(fā)明的流程圖。
【具體實施方式】
[0040] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，W下實施例是對本發(fā)明的解釋而 本發(fā)明并不局限于W下實施例。
[0041 ] 實施例1:
[0042] 如圖1所示，首先，通過機組SCADA數(shù)據(jù)庫提取機組歷史運行數(shù)據(jù)參數(shù)，包括:錯風 角、風速、發(fā)電機有功功率、機組年平均風速和機組運行狀態(tài)標識碼，其中機組運行狀態(tài)標 識碼包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速和獎距角等數(shù)據(jù)用于判斷機組運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)。預設時間長度為1年， 時間間隔為1分鐘一個時間節(jié)點。
[0043] 通過機組運行狀態(tài)標識碼確定機組正常并網(wǎng)發(fā)電時間。取需要分析的錯風角區(qū)間 為（-15°，+ 15°)，Deg〇為5°，則區(qū)間分別為（-180°，-15°)，（-15°，-10°)，（-10°，-5°)，（-5°， 〇°)，（〇°，5°)，（5°，10°)，（10°，15°)，（15° ,180°);共8個區(qū)間。
[0044] 機組的切入風速的3m/s，切出風速為25m/s，則風速區(qū)間為（2.75+0.5*( j-1)，3.25 +〇.5*(j-l)).i' = l J，3,……，44;通過計算平臺計算每個區(qū)間下的平均風速與平均功率：
[0045]
[0046]
[0047] 該機組年平均風速為6.2m/s，則不同區(qū)間其瑞利累積概率分布函數(shù)為：
[004引
[0049]
[(K)加]
[0051] 計算不同錯風角區(qū)間下的機組發(fā)電性能參數(shù)FD，計算出（-10%-5°)區(qū)間的FD值最 大，則確定機組的偏航誤差Dw = -7.5°。
[0052] 此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名 稱等可W不同。凡依本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包 括于本發(fā)明專利的保護范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可W對所描述的具體實施 例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本 權(quán)利要求書所定義的范圍，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種風力發(fā)電機組偏航誤差分析方法，其特征在于:包括W下步驟： 51) 通過機組數(shù)據(jù)平臺，獲取機組預設時間段內(nèi)的錯風角數(shù)據(jù)和機組相關(guān)運行參數(shù)； 52) 對錯風角數(shù)據(jù)進行分區(qū)，將各錯風角區(qū)間對應的機組相關(guān)運行參數(shù)按錯風角區(qū)間 進行歸類； 53) 根據(jù)各錯風角區(qū)間下的機組相關(guān)運行參數(shù)，獲得機組在各錯風角區(qū)間下的發(fā)電性 能參數(shù)； 54) 通過各錯風角區(qū)間發(fā)電性能參數(shù)的對比，確定機組的偏航誤差。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電機組偏航誤差分析方法，其特征在于:所述步驟Sl中 的預設時間段被等分為時間節(jié)點，機組數(shù)據(jù)平臺在每個時間節(jié)點同時獲取錯風角數(shù)據(jù)和機 組相關(guān)運行參數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的風力發(fā)電機組偏航誤差分析方法，其特征在于:所述步驟S2中 對錯風角數(shù)據(jù)進行分區(qū)的方法為： 錯風角數(shù)據(jù)共分為n+2個區(qū)間，其中待運算錯風角區(qū)間為(-Degm,+Degm),待運算錯風角 區(qū)間每個分區(qū)的寬度為Deg日，其中n =巧Degm/Dego; 記i為錯風角區(qū)間標號，待運算錯風角區(qū)間i的錯風角范圍為(-Degm+ (i -2) *Deg〇，-Degm + (i_l)*Deg〇)，其中i = 2,3,......，n+l; 定義i = l時，錯風角數(shù)據(jù)范圍為（-180%-Degm);定義i=n+2時，錯風角數(shù)據(jù)范圍為(+ De抑，180。）。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的風力發(fā)電機組偏航誤差分析方法，其特征在于:所述Degm為機 組偏航控制策略中的偏航闊值，所述Dego范圍為1°~20°。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的風力發(fā)電機組偏航誤差分析方法，其特征在于： 所述步驟Sl中的相關(guān)運行參數(shù)至少包括風速數(shù)據(jù)和發(fā)電機有功功率數(shù)據(jù)； 所述步驟S3中對風速數(shù)據(jù)進行分區(qū)，各錯風角區(qū)間下的機組相關(guān)運行參數(shù)根據(jù)風速數(shù) 據(jù)按風速區(qū)間進行歸類，通過各風速區(qū)間內(nèi)的風速平均值和功率平均值建立模型表征機組 在各錯風角區(qū)間下的發(fā)電性能。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的風力發(fā)電機組偏航誤差分析方法，其特征在于： 所述步驟Sl中的相關(guān)運行參數(shù)還包括機組運行狀態(tài)標識碼； 所述步驟S3中僅選取機組運行狀態(tài)標識碼為正常情況下的相關(guān)運行參數(shù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的風力發(fā)電機組偏航誤差分析方法，其特征在于： 所述風速數(shù)據(jù)包括切入風速VQ、切出風速Vm和機組年平均風速Vave，風速數(shù)據(jù)根據(jù)切入 風速VO到切出風速Vm,按0.5m/s的間隔分為N個風速區(qū)間，N = (Vm-VO)A) . 5; 記j為風速區(qū)間標號，風速區(qū)間j的風速范圍為（vo+0.5*( j-l)-〇.25，vo+0.5*( j-1) + 0.25)，其中占' =1，2,3.......，N; 記每個風速區(qū)間中各風速數(shù)據(jù)為vj,k，其中k = I，2，.......，1;風速區(qū)間風速平均值Vj，<每個風速數(shù)據(jù)化k所對應的功率數(shù)據(jù)為Pj , k，其中k = 1，2，.......，1;風速區(qū)間 功率平均值Pj,① 式中： FD:發(fā)電性能參數(shù) N:風速區(qū)間的個數(shù)； Vj:風速區(qū)間j的平均風速值； Pj:風速區(qū)間j的平均功率值； ② 式中：F(V):風速的瑞利累積概率分布函數(shù)； Vave:機組年平均風速； V :風速，式中代入為風速區(qū)間平均風速值。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風力發(fā)電機組偏航誤差分析方法，其特征在于： 記機組的偏航誤差為Dwc;選出各錯風角區(qū)間中的最大發(fā)電性能參數(shù)FD，記最大FD所對 應的錯風角區(qū)間為im，當im=l或n+2時，機組的偏航誤差Dwc〉Degm，當im=2,3,......，n+l時， Dwc= I-De抑+(i-1.5)蝴ego I D
【文檔編號】F03D7/02GK105909466SQ201610243980
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】葉小廣, 劉慶超, 王宏偉, 孫昊, 孔德同, 于文革, 王志, 雷陽, 付立
【申請人】華電電力科學研究院