一种风力发电机组零湍流功率曲线的计算方法与流程

本发明属于风力发电，特别涉及一种风力发电机组零湍流功率曲线的计算方法。

背景技术：

1、风力发电机组的实测功率曲线是评估机组实际性能与设计间差异的重要参考条件，也是优化风力发电机组参数及控制策略，提高机组适应性和效率的重要依据。因此，如何针对具体的风场条件，正确进行功率曲线的计算、测试及修正成为风电技术的一项重要内容。

2、iec 61400-12-1-2022风力发电机组功率特性测量标准中针对实测功率曲线的空气密度、风切变以及湍流修正均进行了说明，但针对湍流的修正，iec标准在计算零湍流功率曲线时采用的方法假定条件过多，实践操作中，按照iec中湍流修正的方法计算结果与理论结果差异较大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术方法的缺点，提供了一种风力发电机组零湍流功率曲线的计算方法，该方法能够更加精确地计算对应风力发电机组的零湍流功率曲线，从而为湍流规格化及实际湍流下的功率曲线计算提供可靠的基础数据。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种风力发电机组零湍流功率曲线的计算方法，包括以下步骤：

4、步骤1：计算风力发电机组的实测功率曲线将该实测功率曲线作为零湍流功率曲线的初始值，记为初始零湍流功率曲线

5、步骤2：按照iec标准，根据实测数据计算10min数据的标准偏差；

6、步骤3：在初始零湍流功率曲线额定风速左侧，找到该曲线的拐点，重新计算拐点右侧功率曲线；

7、步骤4：将步骤2中拐点右侧功率曲线的最大值设定为机组的额定功率；

8、步骤5：在初始零湍流功率曲线的切入风速左侧，采用线性插值计算功率过零点的风速值；

9、步骤6：将按照上述步骤3～5计算完的功率曲线记为

10、步骤7：按照式二阶偏微分方程的二阶中心差分式(1)重新计算零湍流功率曲线，记为

11、步骤8：重复i次步骤3～步骤7，直至满足如下条件：

12、或

13、本发明进一步的改进在于，步骤1中，按照iec 61400-12-1-2022《wind energygeneration systems-part 12-1:power performance measurements of electricityproducing wind turbines》标准计算风力发电机组的实测功率曲线将该实测功率曲线作为零湍流功率曲线的初始值。

14、本发明进一步的改进在于，步骤1中，实测功率曲线是按照iec 61400-12-1-2022标准进行测试所获得的。

15、本发明进一步的改进在于，步骤1中，实测功率曲线已经进行了空气密度的修正，风速区间的间隔小于1m/s。

16、本发明进一步的改进在于，步骤2中，实测数据是剔除了限功率、机组故障之后的10min数据，标准偏差σ为每个风速区间所有10min数据偏差的平均值。

17、本发明进一步的改进在于，步骤3中，采用三次样条插值计算功率曲线的拐点，计算采用的风速区间点数量为4。

18、本发明进一步的改进在于，步骤3中，初始零湍流功率曲线的拐点通过对曲线进行二阶求导进行计算。

19、本发明进一步的改进在于，步骤7中，的公式表达式为：

20、

21、上式中，i＝0，1，3，4……为迭代次数。

22、本发明进一步的改进在于，公式(1)是根据功率对风速的二阶偏微分方程的二阶中心差分法计算得到的。

23、本发明进一步的改进在于，步骤8中，达到设定的迭代次数或精度后计算终止。

24、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：

25、1)以实测功率曲线进行初始计算，无需假设和构造参数，相比iec标准的计算方法更加符合实际情况。

26、2)利用本发明提供的方法计算出的零湍流功率曲线，在实测功率曲线进行修正时，与理论值的差异相比iec标准的方法误差更小，更能准确反映机组真实的性能，从而为机组验收考核试验和性能诊断优化提供可靠的技术数据。

技术特征：

1.一种风力发电机组零湍流功率曲线的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组零湍流功率曲线的计算方法，其特征在于，步骤1中，按照iec 61400-12-1-2022《wind energy generation systems-part 12-1:power performance measurements of electricity producing wind turbines》标准计算风力发电机组的实测功率曲线将该实测功率曲线作为零湍流功率曲线的初始值。

3.根据权利要求2所述的一种风力发电机组零湍流功率曲线的计算方法，其特征在于，步骤1中，实测功率曲线是按照iec 61400-12-1-2022标准进行测试所获得的。

4.根据权利要求2所述的一种风力发电机组零湍流功率曲线的计算方法，其特征在于，步骤1中，实测功率曲线已经进行了空气密度的修正，风速区间的间隔小于1m/s。

5.根据权利要求1所述的一种风力发电机组零湍流功率曲线的计算方法，其特征在于，步骤2中，实测数据是剔除了限功率、机组故障之后的10min数据，标准偏差σ为每个风速区间所有10min数据偏差的平均值。

6.根据权利要求1所述的一种风力发电机组零湍流功率曲线的计算方法，其特征在于，步骤3中，采用三次样条插值计算功率曲线的拐点，计算采用的风速区间点数量为4。

7.根据权利要求1所述的一种风力发电机组零湍流功率曲线的计算方法，其特征在于，步骤3中，初始零湍流功率曲线的拐点通过对曲线进行二阶求导进行计算。

8.根据权利要求1所述的一种风力发电机组零湍流功率曲线的计算方法，其特征在于，步骤7中，的公式表达式为：

9.根据权利要求8所述的一种风力发电机组零湍流功率曲线的计算方法，其特征在于，公式(1)是根据功率对风速的二阶偏微分方程的二阶中心差分法计算得到的。

10.根据权利要求1所述的一种风力发电机组零湍流功率曲线的计算方法，其特征在于，步骤8中，达到设定的迭代次数或精度后计算终止。

技术总结
本发明公开了一种风力发电机组零湍流功率曲线的计算方法，针对具体的风力发电机组，按照IEC 61400‑12‑1‑2022标准计算风力发电机组的实测功率曲线将该实测功率曲线作为初始零湍流功率曲线，在该曲线最大风速左侧区域求取曲线的拐点，对拐点后的曲线重新进行三次样条插值，再将曲线的最大功率设置为机组的额定功率；在该曲线切入风速区域，采用线性插值求取零功率点风速；再利用二阶中心差分式计算新的零湍流功率曲线，重复上述步骤直至两次计算的曲线点误差小于设定误差值，获得最终的零湍流功率曲线。与IEC方法相比，本发明的方法与理论值的差异相比IEC标准的方法误差更小，更能准确反映机组真实的性能。

技术研发人员：曾长奕,王凯,公方涛,何厚廷,邵国清,雷少博,张瑞刚,雷航,毛波
受保护的技术使用者：广东粤电阳江海上风电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12