一種校準風機對風偏差的方法
【專利摘要】本發明公開了一種校準風機對風偏差的方法，所述風機為水平軸風力發電機，包括如下步驟：（1）通過安裝激光雷達測風儀測得運行風機的風輪前方實時風向，安裝時激光雷達測風儀的中軸線與風機機艙的中軸線方向需保證一致；（2）根據測得的多個實時風向，經統計分析得到風機的實際對風偏差量α；（3）調整風機機艙上的風向標初始零位的安裝方位，使風向標初始零位與風機機艙水平軸線由平行變為夾角為α，實現風機準確對風，調整的風機可依靠風向標測量值作為風機偏航系統的輸入。本發明通過上述校準方法實現了風機的準確對風，可用于提升現運行風機的發電性能，并降低了額外載荷，且不增加風機的生產成本，適于推廣應用。
【專利說明】一種校準風機對風偏差的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及風電【技術領域】，具體地，涉及一種校準風機對風偏差的方法，該方法適用于水平軸風力發電機。
【背景技術】
[0002]目前偏航系統在大型的風力發電機(風機)中廣泛使用，準確的對風可以使風機的風輪捕獲更多的風能，從而在發電功率上得到客觀的效益。如圖1所示，傳統的水平軸風力發電機由風輪1、機艙2、塔架3等部分組成，風輪I通過主軸與機艙2連為一體，機艙2安裝在塔架3的頂部，可以通過偏航系統4繞塔架3軸線轉動，使風輪面更為準確對風，該過程稱為偏航。當風輪面正對風時，風機可以獲得最大電能，同時降低由于風輪受力不平衡帶來額外載荷作用。機艙的實際軸向與風向之間的夾角稱為偏航誤差。
[0003]風機設計是按照平均偏航誤差為O度(即長期統計穩態平均對風偏差等于O度)，長時間對風不準將對風機的結構產生力學損傷，同時影響風機的發電性能。
[0004]如圖1所示，傳統的水平軸風力發電機偏航動作基于風向標5測量的風向值，風向標5安裝于風輪I后方的機艙2上方，由于風輪I的轉動以及其它外界條件的影響，使得風向標5測量的風向值與實際風向值之間存在偏差，即對風偏差量為α (如圖2所示)。
[0005]因此急需對運行風機的對風偏差量進行測量與調整。
[0006]中國專利申請CN102797629A (—種風電機組的控制方法、控制器及其控制系統)及CN103061980A (基于激光測風雷達的風力發電機組的前饋控制系統及其控制方法)均針對傳統風速風向儀測量值的準確性差的問題，提供了一種采用激光雷達測風儀得到風況信號傳送給主控系統用于風電機組的變槳控制的方法，通過變槳控制來實現風機最大風能的捕獲，改善了測量準確性差的現象。
[0007]上述方法僅通過變槳控制實現了風機最大風能的捕獲，但是風機的對風偏差仍然存在，并不能消除由于長時間對風不準對風機的結構產生的力學損傷，進而也會影響風機的發電性能，同時單臺風機安裝一套激光雷達測風系統長時間用于機組控制會明顯加大整機的成本
【發明內容】
[0008]本發明的目的在于克服上述缺陷，是提供一種校準風機對風偏差的方法，以降低風機額外載荷并提高發電性能。
[0009]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0010]一種校準風機對風偏差的方法，所述風機為水平軸風力發電機，包括如下步驟:
[0011](I)通過安裝激光雷達測風儀測得運行風機的風輪前方實時風向，安裝時激光雷達測風儀的中軸線與風機機艙的中軸線方向需保證一致；
[0012](2)根據測得的多個實時風向，經統計分析得到風機的實際對風偏差量α ；
[0013](3)調整風機機艙上的風向標初始零位的安裝方位，使風向標初始零位與風機機艙水平軸線由平行變為夾角為α，實現風機準確對風，調整的風機可依靠風向標測量值作為風機偏航系統的輸入。
[0014]進一步地，所述步驟(2)中風機的實際對風偏差量α的獲得方法為:
[0015]以步驟(1)中的風機實時風向為測試對象，測試數據量需保證10分鐘平均偏航誤差的均值趨于穩定，10分鐘平均偏航誤差滿足正態分布，在置信概率95%條件下的不確定度低于0.5度的精度。
[0016]進一步地,所述步驟(2)具體為:
[0017]當{Xl，X2,…，χη}為測得的一系列10分鐘平均偏航誤差樣本，
[0018]對風偏差量Ct為
[0019]
【權利要求】
1.一種校準風機對風偏差的方法，所述風機為水平軸風力發電機，其特征在于，包括如下步驟: (1)通過安裝激光雷達測風儀測得運行風機的風輪前方實時風向，安裝時激光雷達測風儀的中軸線與風機機艙的中軸線方向需保證一致； (2)根據測得的多個實時風向，經統計分析得到風機的實際對風偏差量α； (3)調整風機機艙上的風向標初始零位的安裝方位，使風向標初始零位與風機機艙水平軸線由平行變為夾角為α，實現風機準確對風，調整的風機可依靠風向標測量值作為風機偏航系統的輸入。
2.根據權利要求1所述的校準風機對風偏差的方法，其特征在于，所述步驟(2)中風機的實際對風偏差量α的獲得方法為: 以步驟(1)中的風機實時風向為測試對象，測試數據量需保證10分鐘平均偏航誤差的均值趨于穩定，10分鐘平均偏航誤差滿足正態分布，在置信概率95%條件下的不確定度低于0.5度的精度。
3.根據權利要求2所述的校準風機對風偏差的方法，其特征在于，所述步驟(2)具體 為: 當Ix1, X2，…，χη}為測得的一系列10分鐘平均偏航誤差樣本， 對風偏差量α為
4.根據權利要求1所述的校準風機對風偏差的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，通過風向標安裝扳手調整風機機艙上的風向標初始零位的安裝方位。
5.根據權利要求1-4任一項所述的校準風機對風偏差的方法，其特征在于，在所述步驟(3 )后進行效果評估，通過比較調整前后對風偏差以及風機的功率曲線，衡量風機對風準確性與發電性能的改善效果。
【文檔編號】F03D7/02GK103758700SQ201410061056
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月24日 優先權日:2014年2月24日
【發明者】徐國慶, 王東 申請人:國電聯合動力技術有限公司