利用blade風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率曲線計算方法

利用blade風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率曲線計算方法以及流程

目錄1、概述 12.特性取得定方法 12.1空氣動力參數(shù)確定 12.2整機(jī)摩擦系數(shù) 22.3齒輪箱效率曲線 22.4發(fā)電機(jī)效率曲線 32.5變流器效率曲線 33.生成功率曲線 33.1仿真計算風(fēng)機(jī)功率曲線 43.1.1風(fēng)機(jī)葉片數(shù)據(jù)包 43.1.2風(fēng)機(jī)未并網(wǎng)用電量 43.1.3風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)損耗 43.1.4確定最佳控制系數(shù)Kopt 43.2計算功率曲線 73.3現(xiàn)場測試 94.功率曲線數(shù)據(jù)提供管理 9PAGE3/91、概述風(fēng)機(jī)風(fēng)功率曲線由風(fēng)機(jī)的特性決定。主要有下列特性確定：風(fēng)機(jī)葉片空氣動力特性整機(jī)機(jī)械摩擦齒輪箱效率發(fā)電機(jī)效率變流器效率等在沒有對風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)功率測試及認(rèn)證的情況下，需要通過仿真的方法對風(fēng)機(jī)分功率曲線進(jìn)行仿真計算，得出風(fēng)機(jī)的功率曲線，以便提供客戶風(fēng)機(jī)功率曲線。2.特性取得定方法通過仿真確定風(fēng)機(jī)的功率特性主要采取仿真與工廠測量相結(jié)合的方法。對于在制造工廠及現(xiàn)場可以測量的特性數(shù)據(jù)，可以在制造工廠或在現(xiàn)場實(shí)地測量來確定，2.1空氣動力參數(shù)確定空氣動力參數(shù)由葉片生產(chǎn)廠家提供葉片空氣動力參數(shù)數(shù)據(jù)包確定。對于參數(shù)的確定要求與廠家有書面和電子文檔的方法進(jìn)行。葉片生產(chǎn)廠家需要提供書面的空氣動力參數(shù)，主要包括：葉片數(shù)據(jù)的功率值；對應(yīng)的Cp值；轉(zhuǎn)速值；推力系數(shù)；提供的電子數(shù)據(jù)位Bladed仿真軟件可利用的數(shù)據(jù)文件。主要內(nèi)容包括：葉片型號數(shù)據(jù)包主版本號數(shù)據(jù)包分版本號數(shù)據(jù)包生成日期數(shù)據(jù)包制作人及審批人2.2整機(jī)摩擦系數(shù)整機(jī)摩擦系數(shù)可以通過實(shí)際測量的方法來實(shí)現(xiàn)。具體測量方法如下：當(dāng)風(fēng)機(jī)在現(xiàn)場運(yùn)行時，將風(fēng)機(jī)調(diào)整至調(diào)試方式。對風(fēng)機(jī)在一組風(fēng)速下運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，再通過計算得出風(fēng)機(jī)的整機(jī)在各風(fēng)速情況下的摩擦系數(shù)曲線值。確定風(fēng)速小于5m/s；設(shè)定風(fēng)機(jī)為調(diào)試方式，即不并網(wǎng)運(yùn)行；設(shè)定風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對于雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)，設(shè)定風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為0.5ωn，測量風(fēng)速，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速及變槳角度的3min平均值；分別測量0.6ωn，0.7ωn，0.8ωn，0.9ωn，1.0ωn及1.1ωn的風(fēng)速，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速及變槳角度值；通過數(shù)學(xué)模型計算風(fēng)機(jī)的摩擦系數(shù)曲線；詳細(xì)說明見附件二。2.3齒輪箱效率曲線齒輪箱效率可以由齒輪箱生產(chǎn)提供。主要提供不少于10組數(shù)據(jù)如下：轉(zhuǎn)速被測齒輪箱輸入功率值或輸入轉(zhuǎn)矩值被測齒輪箱輸出功率值或輸出轉(zhuǎn)矩值效率曲線2.4發(fā)電機(jī)效率曲線發(fā)電機(jī)效率可以由發(fā)電機(jī)制造廠提供主要提供不少于10組數(shù)據(jù)如下：被測發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)速下的輸入功率或轉(zhuǎn)矩；測量轉(zhuǎn)速下的輸出功率或轉(zhuǎn)矩；效率曲線。2.5變流器效率曲線變流器效率曲線由變流器生產(chǎn)廠家提供，提供額定工作點(diǎn)以上不少于2組測量數(shù)據(jù)及額定工作點(diǎn)以下均勻分布的不少于10組測量數(shù)據(jù)及效率曲線。主要測量參數(shù)包括：自用電量對應(yīng)最小工作點(diǎn)效率；10組額定工作點(diǎn)以下效率，要求均勻分布；額定工作點(diǎn)效率；額定工作點(diǎn)以上效率；各測量點(diǎn)對應(yīng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，輸入功率及輸出功率效率曲線；3.生成功率曲線在具有上述參數(shù)后，可以對風(fēng)機(jī)的功率曲線進(jìn)行仿真計算，再在實(shí)際中進(jìn)行驗(yàn)證。3.1仿真計算風(fēng)機(jī)功率曲線功率曲線仿真采用Bladed軟件，需要確定下列參數(shù)：風(fēng)機(jī)葉片數(shù)據(jù)包；風(fēng)機(jī)無載荷情況下自用電量；風(fēng)機(jī)分段工作點(diǎn)損耗；最佳控制放大系數(shù)Kopt3.1.1風(fēng)機(jī)葉片數(shù)據(jù)包風(fēng)機(jī)葉片數(shù)據(jù)包文件由葉片廠家提供。對提供的數(shù)據(jù)包需要加密的要有加密內(nèi)容說明。對確定的葉片數(shù)據(jù)包，需要提供2.1節(jié)提及的所有數(shù)據(jù)。需要將對方提供數(shù)據(jù)作為檔案與功率曲線文件一同存檔。存檔文件格式見附件一。3.1.2風(fēng)機(jī)未并網(wǎng)用電量該參數(shù)由現(xiàn)場實(shí)際測量獲得。主要考慮平均值，即對偏航對風(fēng)進(jìn)行估算。確定偏航電機(jī)用電量，并對偏航用電量進(jìn)行全天平均。在風(fēng)機(jī)功率曲線文件中要存檔現(xiàn)場測量報告。3.1.3風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)損耗主要包括電損耗及機(jī)械損耗，填寫個各工作點(diǎn)損耗值。在整體文檔中需要同時存檔發(fā)電機(jī)，齒輪箱及變流器的損耗測試報告。3.1.4確定最佳控制系數(shù)KoptKopt是最佳葉尖速比控制獲取最大風(fēng)能的控制放大系數(shù)。主要是因?yàn)轱L(fēng)速的測量受外部干擾太大，因此采用發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測量值來實(shí)現(xiàn)最佳轉(zhuǎn)矩或最佳功率給定。其公式如下： （3.1）所以，首先要確定最佳λ和最佳Cp。最佳λ和最佳Cp的確定需要通過Bladed計算獲得。采用Bladed計算獲取最佳λ和最佳Cp按如下步驟進(jìn)行。確定物理常數(shù)(PhysicalConstant)空氣密度空氣粘度重力加速度水密度轉(zhuǎn)子配置葉片尺寸翼型參數(shù)空氣動力控制參數(shù)性能數(shù)據(jù)在確定上述數(shù)據(jù)后，就可以對風(fēng)機(jī)的最佳Cp值及最佳葉尖速比機(jī)型計算了。通通過在性能參數(shù)中填寫不同的變槳角度，可以得到對應(yīng)葉片變槳角度及不同葉尖速比情況下的數(shù)據(jù)表。舉例：葉片風(fēng)輪直徑為70m風(fēng)機(jī)最佳葉尖速比及最佳變槳角度的計算方法。設(shè)定變槳角度為--2,-1.5,-1,-0.5,0,0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.54?，得到如下數(shù)據(jù)葉片信息：輝騰HT34葉片信息表槳距角-2-1.5-1-0.500.511.522.533.54TSR3.00.10060.10410.10760.11090.11380.11660.11900.12120.12340.12530.12730.12940.13123.50.14230.14540.14850.15130.15430.15740.15990.16250.16550.16900.17320.17810.18354.00.18300.18670.18990.19380.19850.20460.21150.21930.22570.23120.23580.23940.24164.50.22610.23420.24400.25420.26250.27020.27730.28280.28710.29040.29400.29560.29605.00.28940.30050.31140.32060.33080.33940.34490.34920.35620.35660.35420.34910.34205.50.36290.37490.39010.40170.40660.41090.40810.40290.39620.38760.37840.36860.35846.00.44530.45190.45320.45020.44540.43930.43150.42290.41340.40320.39250.38090.36866.50.47890.47720.47330.46840.46210.45450.44610.43650.42600.41460.40240.38920.37527.00.48880.48790.48420.47900.47300.46560.45690.44690.43560.42310.40950.39470.37897.50.48940.49060.48970.48640.48030.47330.46460.45430.44230.42880.41390.39760.37998.00.48510.48810.48970.48880.48480.47790.46960.45920.44670.43230.41600.39810.37848.50.47840.48270.48580.48710.48550.48020.47200.46170.44890.43350.41600.39620.37399.00.46960.47520.47940.48210.48260.47960.47230.46200.44880.43260.41350.39140.36579.50.45860.46550.47110.47500.47680.47570.47010.46000.44640.42930.40840.38320.354010.00.44530.45400.46090.46600.46910.46910.46500.45580.44180.42340.40010.37190.339310.50.42990.44040.44890.45530.45940.46020.45720.44900.43470.41480.38920.35800.322411.00.41230.42480.43490.44260.44760.44930.44700.43930.42520.40390.37590.34190.303511.50.39220.40690.41880.42790.43400.43660.43490.42760.41330.39060.36020.32370.282112.00.36960.38660.40050.41130.41870.42220.42120.41390.39910.37500.34250.30340.257712.50.34460.36420.38030.39290.40180.40640.40590.39840.38270.35730.32290.28040.230213.00.31700.33950.35810.37290.38330.38880.38880.38100.36440.33770.30070.25440.199413.50.28700.31280.33420.35110.36300.36960.36980.36170.34400.31580.27600.22530.165114.00.25470.28400.30830.32750.34100.34850.34910.34060.32160.29140.24820.19320.127314.50.22020.25320.28050.30200.31710.32560.32650.31740.29680.26420.21760.15780.085815.00.18350.22030.25070.27450.29130.30080.30170.29190.26950.23420.18390.11890.0405從中可以看出，最佳的葉尖速比是7.5，最佳功率系數(shù)Cp為0.4906，這時對應(yīng)的變槳角度為-1.5?。采用該表格中的最佳Cp及最佳λ計算最佳功率控制系數(shù)。將Cp及λ帶入公式3.1，得到如下值：Kopt=0.16243.2計算功率曲線采用實(shí)際測量及廠家提供數(shù)據(jù)，輸入損耗表，采用Bladed進(jìn)行計算，上例中的功率曲線如下：WindSpeedGSpeedEPowerCpλm/srpmkW3.01100.080.21615.023.51100.0270.34412.884.01100.0520.41411.274.51100.0840.45310.015.01100.01250.4749.015.51100.01740.4868.196.01101.42310.4907.526.51193.22970.4907.527.01285.03740.4907.527.51376.94620.4907.528.01468.65630.4907.528.51560.26780.4907.529.01652.28070.4907.529.51744.09510.4907.5210.01835.811110.4907.5210.51850.012860.4897.2211.01850.014720.4866.8911.51850.015640.4516.5912.01850.015640.3976.3212.51850.015640.3516.0613.01850.015640.3125.8313.51850.015640.2795.6114.01850.015640.2505.4114.51850.015640.2255.2315.01850.015640.2035.0515.51850.015640.1844.8916.01850.015640.1674.7416.51850.015640.1524.5917.01850.015640.1404.4617.51850.015640.1284.3318.01850.015640.1184.2118.51850.015640.1084.1019.01850.015640.1003.9919.51850.015640.0923.8920.01850.015640.0863.7920.51850.015640.0803.7021.01850.015640.0743.6121.51850.015640.0693.5322.01850.015640.0643.45