风电机组偏航校正分析方法研究

据的风电机组偏航校正分析方法，该方法依据贝兹理论建立基于分风向夹角区间的模型,将机组数据采集与监视控制
(SCADA)系统中的风速、风向夹角、功率、发电机转速、变桨角度、机组运行状态等相关参数进行剔除后输人模型，得到
各风向夹角区间的功率曲线，通过对比分析得出机组的偏航误差值。采用该方法对云南蒙自某风电场进行实地测试，并
利用机载式激光雷达测风仪进行验证，结果表明该分析方法是可行的。
关 键 词 :风电机组;偏航系统;偏航校正;风向夹角;激光雷达测风仪
中图分类号:TM 315
文 献 标 志 码 ：B
文章编号=1674 -1951 (2017)04 -0071 -03
〇 引言
风能是目前最具商业性和活力的可再生能源之 一 ，具 有 成 本 低 、清 洁 、对 环 境 影 响 小 等 优 点 [14 。 全球风能理事会发布报告称，2 0 1 6 年全球风电新装 机 容 量 超 过 54. 60 GW，全 球 累 计 容 量 达 到 486. 70 GW[3]。中 国风能协会发布报告称，2 0 1 6 年中国风 电 新 增 装 机 容 量 为 23. 37 GW，累计装机容量达到 169.00 GW;其 中 海 上 风 电 新 增 装 机 0. 59 GW，累计 装 机 容 量 为 1.63 GW[4]。风电飞 速 发 展 的 同 时 ，在
风向夹角是指测风仪所测的绝对风向与机舱中 轴线的夹角，取 为 0。若机组偏航存在系统误差，即机 组始终无法正对风，则 风 电 机 组 损 失 的 功 率 P = P (1 - c o 30 ) ，比如偏航误差为5 ° 计算得到发电损 失达1.14%。 1 . 2 基于区间化的偏航校正分析方法
通常情况下，风 电 机 组 风 向 夹 角 0 超过一定角 度 （如 ± 15。）时机组才开始偏航，将 - 0 〜0 之间划
图 2 基于运行数据的风电机组偏航校正分析流程
1 . 3 偏航校正分析方法的验证 激 光 雷 达 测 风 仪 [8-9]是 利 用 连 续 波 （或脉冲
式 ）激 光 技 术并结合多普勒定律进行风速、风向等 参数的精准测量。机载式激光雷达测风仪主要参数 见 表 1。
表 1 机载式激光雷达测风仪主要参数[8]
相对来自百度文库度测量范围/%
-1
湿度测量精度/%
±2
本 文 参 考 ：IE C 相关标 准 ，利用机载式激光雷达 测 风 仪 进 行 风 向 夹 角 分 区 间 处 理 ，得 到 各 区 间 的 功 率 曲 线 ，并 通 过 实 际 案 例 经 对 比 分 析 制 订 一 套 适 合 风电机组偏航校正的分析方法。
分若干个区间，区间角度取为a 基于风向夹角的区 间化模型如图1 所示（为直观地显示，模型省略了叶 片 、机架、塔基等部件）。
1 风电机组偏航校正分析方法
1.1 风电机组偏航系统误差分析
在 理 想 对 风 情 况 下 ，风 电 机 组 风 轮 的 中 轴 线 或
收稿日期:2017 -03 -1 6 ; 修回日期:2017 - 04 -12
设 计 、制 造 、安 装 、调 试 、运维等过程中也逐渐暴露出
一些问题。其 中 ，偏航系统存在的偏航不对风、偏航 误 差 较 大 等 问 题 ，不 仅 会 导 致 机 组 的 发 电 量 下 降 ，而 且会影响机组运行的稳定性及安全性。
目前，风 电 机 组 偏 航 校 正 的 常 规 方 法 是 参 照 JB/T 1045. 2—2 0 4 《风 力 发 电 机 组 偏 航 系 统 第 2 部 分 :试 验 方 法 》[5]，对 比 罗 盘 的 刻 度 线 和 与 风 轮 中 轴 线 的 夹 角 进 行 偏 航 校 正 。 由 于 机 组 的 塔 筒 、机 架 、 轮 毂 等 部 件 通 常 由 铸 铁 类 磁 性 材 料 制 备 而 成 ，故利 用该方法存在以下问题：（1 )铸铁影响罗盘的正常 使 用 ，导 致 偏 航 校 正 效 果 较 差 ；（2 ) 由于基 准 问 题 ， 现场较难找到风轮的中轴线；（3 ) 校正时需停机操 作 ，影响机组的正常运行。故制订一套精度高、实施 方便 、不 影 响 机 组 停 机 的 偏 航 校 正 方 法 显 得 尤 为 重要。
第39卷 第 4 期 2017年 4 月
华电技术
Huadian Technology
Vol.39 No.4 Apr.2017
风电机组偏航校正分析方法研究
张 伟 ，雷 阳 ，张 中 泉 (华电电力科学研究院，杭 州 310030)
摘 要 :偏航系统是风电机组关键部件之一，偏航系统存在一定的误差角度会影响机组的发电量。提出一种基于运行数
项目 设备型号 测量范围/m 风速范围/ 〇 • S- ) 风速精度/ 〇 • s - )
参数 ZephIR DM460
10-300 0 -70 < 0 .1
风向精度/ (° ) 采样率/(个 温度测量精度/尤 大气压力测量范围（ Pa
<0.5 50
±0.5 60 - 1 1 0
气压测量精度/%
±1
其平行线与风向的夹角为0 ° 但由于风向仪制造、安 装 、调试过程中存在无可避免的误差，使得机组无法 正对风，导致机组发电量下降。
根 据 空 气 动 力 学 的 贝 兹 理 论 [6]，风 电 机 组 捕 获 的功率P 表达式如下
P = (pCpAv3)/2 ,
式 中 ：P 为风轮吸收的功率； 为空气密度； 为风轮 扫风面积;Cp为风能利用系数；为风速。
图 1 基于风向夹角的区间化模型
同样，按照上述区间划分方法将风速、发电机转
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华电技术
第 39卷
速 、功率、机组运行状态等参数进行区间化处理，并 参 考 ffiC 61400 - 12 - 1—2005[7]标准剔除干扰数据 后形成区间化的功率曲线，分 析 流 程 如 图 2 所 示 。 对比各区间的功率曲线找出功率曲线最优的区间， 若 - a/2 ~ a/ 2 区间的功率曲线最优，则认为该机 组不存在偏航误差，若 a/2 ~ 3a/ 2 区间的功率曲线 最 优 ，则认为该机组偏航存在a 的误差。理论上讲，a 越 小 ，偏航误差越小。