風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航誤差分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航誤差分析方法，對(duì)錯(cuò)風(fēng)角數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)，將各錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間對(duì)應(yīng)的機(jī)組運(yùn)行參數(shù)按錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間進(jìn)行歸類；根據(jù)各錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間下的機(jī)組相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，獲得機(jī)組在各錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間下的發(fā)電性能參數(shù)；通過各錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間發(fā)電性能參數(shù)的對(duì)比，確定機(jī)組的偏航誤差。本發(fā)明利用機(jī)組機(jī)身數(shù)據(jù)，能夠較為精確地計(jì)算出機(jī)組潛在的運(yùn)行偏航誤差，具有很大的工程意義。
【專利說明】
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航誤差分析方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組性能評(píng)估領(lǐng)域，特別是一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航誤差 分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來風(fēng)力發(fā)電快速發(fā)展并取得了巨大成就。影響風(fēng)力發(fā)電效率高低的核屯、是風(fēng) 力發(fā)電機(jī)的性能好壞。目前應(yīng)用最廣泛的風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般由W下幾大系統(tǒng)組成:偏航系統(tǒng)、 變獎(jiǎng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)與變頻系統(tǒng)、主控系統(tǒng)等。
[0003] 在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，最理想的情況是機(jī)組掃風(fēng)面與來流風(fēng)成90°的夾角，即機(jī)組掃風(fēng)平 面垂直于來流風(fēng)。機(jī)組的偏航系統(tǒng)就是為了保持運(yùn)一狀態(tài)，通過機(jī)艙的旋轉(zhuǎn)，使機(jī)組掃風(fēng)平 面與來流風(fēng)保持垂直;而當(dāng)風(fēng)向與風(fēng)輪掃風(fēng)平面垂直線存在夾角即錯(cuò)風(fēng)角時(shí)，會(huì)降低機(jī)組 對(duì)風(fēng)能的利用率越低。當(dāng)機(jī)組存在風(fēng)機(jī)偏航誤差時(shí)，會(huì)造成機(jī)艙對(duì)風(fēng)不準(zhǔn)，錯(cuò)風(fēng)角增大，直 接導(dǎo)致發(fā)電量損失，使葉片和機(jī)艙載荷增大，長(zhǎng)期存在更會(huì)增大主軸機(jī)械疲勞。
[0004] 造成偏航誤差有多方面原因，一是風(fēng)機(jī)安裝過程中未將風(fēng)向儀與機(jī)艙中屯、進(jìn)行對(duì) 中；二是安裝不夠牢固，獎(jiǎng)葉和機(jī)艙外形對(duì)風(fēng)向產(chǎn)生影響后，將風(fēng)向儀吹歪;=是風(fēng)向標(biāo)制 造精度不高W及逐步老化，數(shù)據(jù)采集有誤；四是風(fēng)機(jī)偏航動(dòng)力系統(tǒng)（電機(jī)、齒輪系統(tǒng)、編碼 器)的運(yùn)行存在誤差。但運(yùn)些誤差是隱性的，不會(huì)在機(jī)組日常的運(yùn)行過程中W故障的形式報(bào) 出。
[0005] 中國(guó)專利公告號(hào)CN102213182B公開了一種獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角方 法，通過檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)當(dāng)前功率Pi和風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角為零時(shí)的輸出功率Po判斷偏航誤 差角。但實(shí)際情況下風(fēng)向不是恒定不變的，機(jī)組也不可能時(shí)時(shí)刻刻改變角度，因此機(jī)組即使 在無偏航誤差的情況下依舊存在錯(cuò)風(fēng)角的可能性，會(huì)造成偏航誤差判斷不準(zhǔn)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(fēng)機(jī)日常的運(yùn)行數(shù)據(jù)來分析風(fēng)力發(fā) 電機(jī)組的偏航誤差，使偏航誤差所得數(shù)據(jù)趨于精確，便于風(fēng)場(chǎng)人員確定問題機(jī)組，使風(fēng)場(chǎng)運(yùn) 維人員在巡檢或日常檢修時(shí)可W有針對(duì)的對(duì)問題機(jī)組進(jìn)行維護(hù)，而沒有問題的機(jī)組可W暫 時(shí)不針對(duì)偏航系統(tǒng)進(jìn)行誤差矯正維護(hù)，運(yùn)樣不僅節(jié)約了人力成本，更有利于提高機(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航誤差分析方法，包括W下步驟：
[0009] SI)通過機(jī)組數(shù)據(jù)平臺(tái)，獲取機(jī)組預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的錯(cuò)風(fēng)角數(shù)據(jù)和機(jī)組相關(guān)運(yùn)行參 數(shù)；
[0010] S2)對(duì)錯(cuò)風(fēng)角數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)，將各錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間對(duì)應(yīng)的機(jī)組相關(guān)運(yùn)行參數(shù)按錯(cuò)風(fēng)角 區(qū)間進(jìn)行歸類；
[0011] S3)根據(jù)各錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間下的機(jī)組相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，獲得機(jī)組在各錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間下的發(fā) 電性能參數(shù)；
[0012] S4)通過各錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間發(fā)電性能參數(shù)的對(duì)比，確定機(jī)組的偏航誤差。
[0013] 進(jìn)一步地，所述步驟Sl中的預(yù)設(shè)時(shí)間段被等分為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，機(jī)組數(shù)據(jù)平臺(tái)在每個(gè) 時(shí)間節(jié)點(diǎn)同時(shí)獲取錯(cuò)風(fēng)角數(shù)據(jù)和機(jī)組相關(guān)運(yùn)行參數(shù)。
[0014] 更進(jìn)一步，所述步驟S2中對(duì)錯(cuò)風(fēng)角數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)的方法為：
[0015] 首先，先確定待運(yùn)算錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間，再將待運(yùn)算錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間等長(zhǎng)劃分為多個(gè)分區(qū)，最 后再將小于待運(yùn)算錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間和大于待運(yùn)算錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間的錯(cuò)風(fēng)角數(shù)據(jù)分別單獨(dú)劃分區(qū)間， 用公式標(biāo)識(shí)為：
[0016] 錯(cuò)風(fēng)角數(shù)據(jù)共分為n巧個(gè)區(qū)間，其中待運(yùn)算錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間為(-Degm,+Degm),待運(yùn)算錯(cuò) 風(fēng)角區(qū)間每個(gè)分區(qū)的寬度為Deg日，其中n =巧Degm/Dego;
[0017] 記i為錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間標(biāo)號(hào)，待運(yùn)算錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間i的錯(cuò)風(fēng)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(shí)，錯(cuò)風(fēng)角數(shù)據(jù)范圍為(-180°，-Degm);定義i = n+2時(shí)，錯(cuò)風(fēng)角數(shù)據(jù)范圍 為（+Degm,180°)。
[0019] 作為優(yōu)選，所述Degm為機(jī)組偏航控制策略中的偏航闊值，所述Dego范圍為1°~20°。
[0020] 再進(jìn)一步，所述步驟Sl中的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)至少包括風(fēng)速數(shù)據(jù)和發(fā)電機(jī)有功功率數(shù) 據(jù);所述步驟S3中對(duì)風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)，各錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間下的機(jī)組相關(guān)運(yùn)行參數(shù)根據(jù)風(fēng)速數(shù) 據(jù)按風(fēng)速區(qū)間進(jìn)行歸類，通過各風(fēng)速區(qū)間內(nèi)的風(fēng)速平均值和功率平均值建立模型表征機(jī)組 在各錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間下的發(fā)電性能。
[0021 ]再進(jìn)一步，所述步驟Sl中的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)還包括機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)識(shí)碼;所述步驟 S3中僅選取機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)識(shí)碼為正常情況下的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)。
[0022] 再進(jìn)一步，所述風(fēng)速數(shù)據(jù)包括切入風(fēng)速V0、切出風(fēng)速Vm和機(jī)組年平均風(fēng)速Vave,風(fēng)速 數(shù)據(jù)根據(jù)切入風(fēng)速VO到切出風(fēng)速Vm,按0.5m/s的間隔分為N個(gè)風(fēng)速區(qū)間，N= (Vm-VO)A) . 5;
[0023] 記j為風(fēng)速區(qū)間標(biāo)號(hào)，風(fēng)速區(qū)間j的風(fēng)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(gè)風(fēng)速區(qū)間中各風(fēng)速數(shù)據(jù)為Vj,k，其中k=l，2,…….，1;風(fēng)速區(qū)間風(fēng)速平均值
每個(gè)風(fēng)速數(shù)據(jù)vj,k所對(duì)應(yīng)的功率數(shù)據(jù)為Pj,k，其中k=l，2,.......，1;風(fēng)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(fēng)速區(qū)間的個(gè)數(shù)；
[0029] Vj :風(fēng)速區(qū)間j的平均風(fēng)速值；
[0030] Pj:風(fēng)速區(qū)間j的平均功率值；
[0031]
[0032] ②式中：
[0033] F(V):風(fēng)速的瑞利累積概率分布函數(shù)；
[0034] Vave:機(jī)組年平均風(fēng)速；
[0035] V:風(fēng)速，式中代入為風(fēng)速區(qū)間平均風(fēng)速值。
[0036] 作為優(yōu)選，記機(jī)組的偏航誤差為Dwc;選出各錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間中的最大發(fā)電性能參數(shù)FD， 記最大FD所對(duì)應(yīng)的錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間為im，當(dāng)im=l或n+2時(shí)，機(jī)組的偏航誤差Dwc〉Degm，當(dāng)im = 2， 3,......，n+l時(shí)，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(diǎn)及效果:評(píng)價(jià)過程中通過時(shí)間段數(shù)據(jù)，利用 風(fēng)速的瑞利累積概率分布與實(shí)際風(fēng)速-功率對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算出機(jī)組各錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間發(fā)電性能 參數(shù)FD;利用機(jī)組自身的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過對(duì)不同錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間的機(jī)組性能分析，在機(jī)組運(yùn)行原 理的基礎(chǔ)上，得到機(jī)組的偏航誤差為Dwc。本發(fā)明利用機(jī)組機(jī)身數(shù)據(jù)，能夠較為精確地計(jì)算出 機(jī)組潛在的運(yùn)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(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)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(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可 W根據(jù)運(yùn)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(shí)施方式】
[0040] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，W下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的解釋而 本發(fā)明并不局限于W下實(shí)施例。
[0041 ] 實(shí)施例1:
[0042] 如圖1所示，首先，通過機(jī)組SCADA數(shù)據(jù)庫(kù)提取機(jī)組歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)參數(shù)，包括:錯(cuò)風(fēng) 角、風(fēng)速、發(fā)電機(jī)有功功率、機(jī)組年平均風(fēng)速和機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)識(shí)碼，其中機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)標(biāo) 識(shí)碼包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和獎(jiǎng)距角等數(shù)據(jù)用于判斷機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)。預(yù)設(shè)時(shí)間長(zhǎng)度為1年， 時(shí)間間隔為1分鐘一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)。
[0043] 通過機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)識(shí)碼確定機(jī)組正常并網(wǎng)發(fā)電時(shí)間。取需要分析的錯(cuò)風(fēng)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(gè)區(qū)間。
[0044] 機(jī)組的切入風(fēng)速的3m/s，切出風(fēng)速為25m/s，則風(fēng)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(jì)算平臺(tái)計(jì)算每個(gè)區(qū)間下的平均風(fēng)速與平均功率：
[0045]
[0046]
[0047] 該機(jī)組年平均風(fēng)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(jì)算不同錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間下的機(jī)組發(fā)電性能參數(shù)FD，計(jì)算出（-10%-5°)區(qū)間的FD值最 大，則確定機(jī)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(shí)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(jiǎn)單變化，均包 括于本發(fā)明專利的保護(hù)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(duì)所描述的具體實(shí)施 例做各種各樣的修改或補(bǔ)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(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航誤差分析方法，其特征在于:包括W下步驟： 51) 通過機(jī)組數(shù)據(jù)平臺(tái)，獲取機(jī)組預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的錯(cuò)風(fēng)角數(shù)據(jù)和機(jī)組相關(guān)運(yùn)行參數(shù)； 52) 對(duì)錯(cuò)風(fēng)角數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)，將各錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間對(duì)應(yīng)的機(jī)組相關(guān)運(yùn)行參數(shù)按錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間 進(jìn)行歸類； 53) 根據(jù)各錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間下的機(jī)組相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，獲得機(jī)組在各錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間下的發(fā)電性 能參數(shù)； 54) 通過各錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間發(fā)電性能參數(shù)的對(duì)比，確定機(jī)組的偏航誤差。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航誤差分析方法，其特征在于:所述步驟Sl中 的預(yù)設(shè)時(shí)間段被等分為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，機(jī)組數(shù)據(jù)平臺(tái)在每個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)同時(shí)獲取錯(cuò)風(fēng)角數(shù)據(jù)和機(jī) 組相關(guān)運(yùn)行參數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航誤差分析方法，其特征在于:所述步驟S2中 對(duì)錯(cuò)風(fēng)角數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)的方法為： 錯(cuò)風(fēng)角數(shù)據(jù)共分為n+2個(gè)區(qū)間，其中待運(yùn)算錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間為(-Degm,+Degm),待運(yùn)算錯(cuò)風(fēng)角 區(qū)間每個(gè)分區(qū)的寬度為Deg日，其中n =巧Degm/Dego; 記i為錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間標(biāo)號(hào)，待運(yùn)算錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間i的錯(cuò)風(fēng)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(shí)，錯(cuò)風(fēng)角數(shù)據(jù)范圍為（-180%-Degm);定義i=n+2時(shí)，錯(cuò)風(fēng)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航誤差分析方法，其特征在于:所述Degm為機(jī) 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(fēng)力發(fā)電機(jī)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(yùn)行參數(shù)至少包括風(fēng)速數(shù)據(jù)和發(fā)電機(jī)有功功率數(shù)據(jù)； 所述步驟S3中對(duì)風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)，各錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間下的機(jī)組相關(guān)運(yùn)行參數(shù)根據(jù)風(fēng)速數(shù) 據(jù)按風(fēng)速區(qū)間進(jìn)行歸類，通過各風(fēng)速區(qū)間內(nèi)的風(fēng)速平均值和功率平均值建立模型表征機(jī)組 在各錯(cuò)風(fēng)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(fēng)力發(fā)電機(jī)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(yùn)行參數(shù)還包括機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)識(shí)碼； 所述步驟S3中僅選取機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)識(shí)碼為正常情況下的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航誤差分析方法，其特征在于： 所述風(fēng)速數(shù)據(jù)包括切入風(fēng)速VQ、切出風(fēng)速Vm和機(jī)組年平均風(fēng)速Vave，風(fēng)速數(shù)據(jù)根據(jù)切入 風(fēng)速VO到切出風(fēng)速Vm,按0.5m/s的間隔分為N個(gè)風(fēng)速區(qū)間，N = (Vm-VO)A) . 5; 記j為風(fēng)速區(qū)間標(biāo)號(hào)，風(fēng)速區(qū)間j的風(fēng)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(gè)風(fēng)速區(qū)間中各風(fēng)速數(shù)據(jù)為vj,k，其中k = I，2，.......，1;風(fēng)速區(qū)間風(fēng)速平均值Vj，<每個(gè)風(fēng)速數(shù)據(jù)化k所對(duì)應(yīng)的功率數(shù)據(jù)為Pj , k，其中k = 1，2，.......，1;風(fēng)速區(qū)間 功率平均值Pj,① 式中： FD:發(fā)電性能參數(shù) N:風(fēng)速區(qū)間的個(gè)數(shù)； Vj:風(fēng)速區(qū)間j的平均風(fēng)速值； Pj:風(fēng)速區(qū)間j的平均功率值； ② 式中：F(V):風(fēng)速的瑞利累積概率分布函數(shù)； Vave:機(jī)組年平均風(fēng)速； V :風(fēng)速，式中代入為風(fēng)速區(qū)間平均風(fēng)速值。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航誤差分析方法，其特征在于： 記機(jī)組的偏航誤差為Dwc;選出各錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間中的最大發(fā)電性能參數(shù)FD，記最大FD所對(duì) 應(yīng)的錯(cuò)風(fēng)角區(qū)間為im，當(dāng)im=l或n+2時(shí)，機(jī)組的偏航誤差Dwc〉Degm，當(dāng)im=2,3,......，n+l時(shí)， Dwc= I-De抑+(i-1.5)蝴ego I D
【文檔編號(hào)】F03D7/02GK105909466SQ201610243980
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)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(yáng), 付立
【申請(qǐng)人】華電電力科學(xué)研究院