风电机组振动数据分析与偏航校正

风电机组运行数据能够反映各系统之间的相关性和机组运行中存在的问题。为了判断机组发电效率低的原因,本文根据机舱振动加速度数据提出假定并通过计算分析风速功率曲线和偏航误差角度对应关系。现场检查结果表明,该机组偏航存在45°误差并导致振动异常,与理论推算误差角度44.6°相符。     

基于CFD技术的风电机组功率特性评估方法

针对IEC61400-12-1标准对风电机组功率特性测试难以广泛开展的问题,提出一种基于修正SCADA风速的功率特性评估方法。首先基于CFD技术,利用风场实际数据建立纳维-斯托克斯方程,用修正后的k-ε湍流模型求解,建立风电场物理模型;然后通过机组的技术参数及大气条件确定"Larsen"尾流模型,根据机舱风速得到自由风速;最后利用修正后风速进行功率特性的评估。实例验证表明,该方法能满足风电机组功率特性评估的要求,能较好反映机组的功率出力情况,方便、快捷且花费较低,适用工程应用。     

风电机组功率曲线建模方法对比研究

风电机组功率曲线是风电机组重要的性能指标,表征了机组的实际运行状态。准确的实测风电功率曲线可以为风电机组性能评估、风电功率曲线监测、风电功率预测、风电场数值建模等工作提供重要的参考依据。但采用耗时的功率曲线建模方法会花费大量的建模时间,从而影响建模效率。文章从功率曲线建模的数据筛选和功率曲线拟合入手,选取耗时较短的二维核密度估计模型筛选风速功率散点集中区域内的正常运行数据,并选用5种功率曲线拟合方法对正常风速功率数据进行拟合。5种模型的建模精度和建模效率对比分析表明,多项式拟合方法原理简单,拟合速度最快,且拟合精度较高,比较适用于实际功率曲线的建模工作。     

风电机组的机舱振动位移极值模型与现场数据验证

针对风电机组的安全性评估，研究机舱振动位移极值模型和现场数据验证。基于某风电场1.5 MW风电机组的计算模型，仿真DLC1.1工况下的载荷数据，建立风电机组机舱振动位移外推极值模型，结合统计学原理和载荷统计外推原理，得到风电机组的机舱位移极值；同时，对该风场风电机组机舱振动实测数据进行特征极值分析，用这些特征极值拟合得到不同风速段的风速分布和机舱位移分布，建立风电机组机舱振动位移的联合分布极值模型，外推得到位移极值。提出利用李雅普诺夫稳定性理论，确定风电机组机舱振动安全阈值边界的方法，利用这些极值确定风电机组机舱振动安全阈值边界，并用实际运行时的机舱位移极值数据，对这几种极值模型进行现场数据验证，无论仿真数据的机舱振动极值，还是实际数据的振动极值，均未超出安全阈值边界。     

数据驱动风电机组偏航误差在线智能识别研究

针对不同风速下风向仪动态特性、风轮尾流、风向仪安装误差等因素导致的风电机组偏航误差问题,文章采用基于运行数据驱动的风电机组偏航误差方法进行在线智能识别。该方法通过改进DBSCAN聚类方法剔除过度离群数据,采用移动最小二乘法拟合“风速-功率-偏航误差”特性曲面,识别出不同风速下的偏航误差曲线,结合在线运行数据采集,可以实现不同风速下偏航误差的动态识别和持续矫正。算例分析表明,与偏航误差设定值相比,在有限数据下识别的偏航误差的识别结果较为准确,且识别误差在合理范围内。该方法的应用能够更为精确识别不同风速下风电机组偏航误差,进一步提高风电机组发电效率。     

基于湍流的双NTF方法应用于机舱风速计测量功率曲线

机舱风速计测量功率曲线的误差较大,造成风电功率预测结果的不确定性。文章依托某风电场现场实验,研究了机舱风速-自由流风速的关系,探讨了大气湍流强度对机舱传递函数(NTF)的影响,提出了基于湍流的双NTF方法,并应用于机舱风速计测量功率曲线。在不同年平均风速情况下,采用未修正的机舱风速功率曲线、国际电工委员会(IEC)提出的单NTF方法修正后的机舱风速功率曲线和文章所提出的双NTF方法修正后的机舱风速功率曲线,分别评估年发电量,其误差范围分别为-8.8%~-0.5%,-2.4%~-0.2%和-0.2%~0.2%。研究结果表明,文章所提出的基于湍流的双NTF方法是可行的,其应用效果优于IEC提出的单NTF方法。     

基于实时功率曲线的风电机组出力特性研究

基于实时功率曲线对风电机组出力特性进行分析,主要通过采集风电机组风速、功率、可靠性状态、大气压力、环境温度等历史数据进行过滤修正,计算出能够反映风电机组真实出力情况的实时功率曲线,并与出质保检测功率曲线进行对比,最后结合功率一致性系数对风电机组出力特性进行评价。找出性能下降比较严重的风电机组并及时整改,进而提高风电机组的发电能力。该方法不仅能够在线评价风电机组的性能优劣,且适用于各类型风电机组,具有广阔的应用前景。     

边界层气象对风电机组功率特性的影响研究

边界层气象因素对运行过程中的风电机组性能和表现具有重要影响。文章利用激光雷达设备对某大型风电场开展了气象观测,针对不同湍流、风切变、日变化和降雨情况下风电机组的功率特性进行了研究。研究结果表明:高湍流在切入风速和额定风速左右会提升或降低机组的功率曲线,并增大输出功率的离散性;高切变在切入风速和额定风速左右均会提升机组的功率曲线,并减小输出功率的离散性;边界层的湍流和风切变等气象要素存在显著的日变化规律,并影响风电机组的功率曲线和输出功率的离散性,表现出日夜不同;降雨天气与非降雨天气相比,总体上提升了机组的功率曲线,并增大了输出功率的离散性。文章的研究结果可为风电项目评估发电量、风电场功率预报等工作提供参考。     

风电机组实际运行功率曲线影响因素分析

本文对风电机组在运行过程中形成的实际运行功率曲线的主要影响因素进行分析,如:气象和环境条件、风电机组排列、对风偏差、机型、统计方法及采样修正等,从而阐述了标准功率曲线(合同功率曲线)与实际运行功率曲线产生偏差的原因,以此消除从业人员在风电机组功率特性曲线的认知方面存在的诸多误解,从而减少在风电场运营和质保交机时可能产生的不必要的纠纷。     

风电机组偏航静态偏差对发电性能的影响及优化方法

风电机组的偏航误差主要由偏航控制性能误差和偏航静态偏差决定。文章分析了风电机组偏航静态偏差产生因素及对发电性能的影响,提出了应用机舱式激光雷达测风仪开展实测的偏航静态偏差优化方法,建立了基于偏航扇区划分和风速区段划分的优化模型。通过实例分析可知,偏航静态偏差在低风速段和高风速段对风电机组发电性能影响的敏感度较低,中风速段敏感度最高。文章所提方法可明显减小偏航静态偏差,提高发电机组的发电性能。     

基于激光雷达测风仪的风电机组功率曲线测试方法研究

风力发电机组的功率特性曲线是衡量风力发电机组发电能力的最佳技术指标.按照IEC 61400-12-1《风电机组功率特性测试》标准,风力发电机组功率曲线测试需要在被测风机主风向安装测风塔.这为功率曲线测试带来一定的不便.雷达测风仪是利用激光反射原理进行风速风向测量的设备.本文就如何使用激光雷达测风仪测试功率曲线,并对测试结果做出了探讨.     

高斯混合模型风电机组异常数据识别方法研究

风电机组原始运行数据中存在大量异常数据,对异常数据进行识别和剔除是后续准确预测风电机组出力及评价发电性能的基础。文章分析了风电机组运行数据功率散点在风速-功率坐标系中的分布特征,提出了基于贝叶斯信息准则（BIC）的高斯混合模型异常数据识别方法。沿水平功率方向以一定间隔划分多个水平功率区间,采用高斯混合模型对落在每一水平功率区间内的功率散点进行聚类,并引入BIC准则自适应确定模型的高斯分量个数。结合功率散点分布特征先验经验,对每一水平功率区间内的多个高斯分量置信椭圆及其聚类功率散点进行异常标识。以风电机组实际运行数据为例,验证了高斯混合模型异常数据识别方法的有效性。     

MW级变桨距风电机组叶片转矩计算与特性分析

以叶素-动量理论及其修正方法为理论基础,以某MW级水平轴式风电机组为研究对象,建立MW级风电机组叶片转矩特性数学模型,对计算算法进行了分析与讨论.获得了来流风速切变条件下,诱导因子变化规律以及叶片载荷、叶轮转矩、机械功率、风能利用系数等计算结果,与风电机组实际状况基本吻合.计算结果表明,单个叶片承受周期性交变载荷,而风轮合转矩波动量较小,在满足风电机组功率稳定输出性能指标的同时,期望改善叶片载荷状况,延长其寿命,应采用独立变桨技术.     

采用图像处理的风电机组功率曲线绘制方法研究

风电机组功率曲线能够反映切入风速和切出风速之间的风速与风机输出功率的统计关系,是衡量风机发电效率和性能的重要指标,对于判断风机运行是否正常和有无潜在故障具有重要作用。文章提出了一种基于图像处理的风机功率曲线绘制方法,将风机功率散点图像中的黑色轮廓沿其中心轴线细化成一个单像素线条,不仅能够保留原图形即功率曲线散点图像的拓扑结构,而且能够快速完成从图形到功率曲线的转化。该方法对于风电场现场设备的生产管理具有重要意义。     

复杂地形下的风电机组功率曲线测试方法研究

风电机组的功率特性曲线是衡量风电机组发电能力的最佳技术指标。按照IEC61400-12-1《风电机组功率特性测试》标准,功率曲线测试需要被测风电机组周围地形通过场地评估。这为功率曲线测试带来一定的不便。本文就如何在复杂地形下测试功率曲线提出了一种新的方法,并对测试结果做出了探讨。     

基于SCADA运行数据的风电机组发电性能劣化监测研究

风电机组的发电效率和发电性能对风电场的运行水平和经济效益有重要影响。文章采用风电机组SCADA运行数据对机组发电性能劣化进行监测。首先,采用偏最小二乘方法确定对风电机组发电功率有密切影响的多个变量;然后,采用高斯过程回归方法建立反映机组发电性能的功率曲线模型,有效提高建模精度;在监测阶段,引入指数加权移动平均值控制图(EWMA)分析功率曲线模型的功率预测残差,及时准确地发出风电机组发电性能劣化预警;最后,以某风电机组叶轮转速传感器故障导致的发电性能劣化实例,验证了该方法的有效性。     

基于LabVIEW的离网型风力发电机风速-功率特性研究

通过对离网型风力发电机实际运行状态及气象情况的监测,绘制了风速-功率散点图.利用最大似然估计法对风机输出功率曲线进行拟合,结果表明:七次多项式拟合结果最逼近实际工况;二次多项式拟合曲线精度稍差,但表达式简单明了,可快速预测风力发电机发电量.此外,通过对风力发电机发电量的实际值、理论功率曲线预测值以及利用最大似然估计法拟合得到的功率曲线的预测值的对比,结果表明:风力发电机生产厂商提供的曲线只能反映其稳态的风速-功率关系,用来预测风力发电机发电量还存在较大误差;利用最大似然估计法拟合得到的功率曲线预测的风力发电机发电量误差明显偏小.     

基于输出功率波动性的风电机组性能分析方法

输出功率特性是反映风电机组性能的主要指标之一,利用中央监控系统记录的运行数据,提出了3种不同的基于输出功率波动性机组性能分析方法。针对不同型号的机组,在测量机组动态功率曲线的基础上,构建基于功率曲线变异的输出性能分析模型;针对单台机组提出了基于风速和功率方差系数相关性的性能分析模型;针对单台机组运行在不同风速下,提出了基于分段风速的输出性能的分析方法。最后,以2个风电场的机组8个月的运行数据,对提出的机组分析性能方法进行验证,结果表明,文章提出的方法能够有效的分析风电机组的性能。     

基于决策树的风电机组偏航启停优化研究

风速和风向的频繁变化会导致偏航系统频繁启停,增加场用电。选取风速较低时,风电机组偏航系统的运行状态进行研究,通过分析风速、风向、有功功率、机舱位置和偏航误差,进一步得到每个监测点的变化。由于风速和机舱位置是影响偏航系统启停的重要参数,因此,需要考虑上一个监测点的风速变化和机舱位置的变化。建立基于CHAID的决策树模型,通过决策树分类偏航相关的参数,然后,运用这些参数分析低风速下机组的偏航启停的历史数据,依据决策树的分类规则在线优化机组低风速状态下的偏航系统的启停。通过实例验证了优化后机组的偏航次数和偏航时间减少了。该研究为偏航系统的运行优化和提高偏航系统的可靠性奠定了基础。     

基于运行数据的风力发电机组功率特性分析

针对实际1．5MW风电机组．通过获取反映机组运行性能的实测风速、功率等数据,采用Bin方法对数据进行处理后,获得风电机组的功率曲线,并将其推广到机组风能利用曲线的提取。通过计算得到了2台机组的实际运行功率曲线、风能利用曲线及其标准差值．对风电机组的运行性能进行了对比分析和评估。