Page 53 - 电力与能源2022年第二期
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第 43 卷第 2 期                           电力与能源
                  2022 年 4 月                                                                         1 3
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                 能源技术


                 风切变对风电机组测试功率曲线及发电量的影响



                                     魏惠春, 宋海彬, 何 佳, 卢仁宝, 邵德伟

                                           ( 华润电力技术研究院有限公司, 深圳 518001 )

                   摘   要: 以 2 MW 风电机组为研究对象, 评估了风切变效应对输出功率及年发电量的影响。用三级 Ta y lor展
                   开式描述风切变指数近似模型, 通过模型分析了风速、 风电机组结构参数、 风切变之间的关系。通过现场试
                   验, 测试并计算了不同风切变条件下风电机组的功率曲线。结合试验场地测风塔年风频数据, 分析了风切变
                   对机组年发电量的影响。结 果 表 明: 当 风 切 变 指 数 大 于 0.25 时, 风 电 机 组 的 功 率 曲 线 及 发 电 量 降 低 较 为
                   明显。
                   关键词: 风电机组; 风切变; 功率曲线
                   作者简介: 魏惠春( 1989 —), 男, 硕士研究生, 主 要 研 究 方 向 为 风 力 发 电 机 组 功 率 测 试、 控 制 分 析、 发 电 性 能
                   分析。
                   中图分类号: TK81 ; TK83   文献标志码: A   文章编号: 2095-1256 ( 2022 ) 02-0153-06
               InfluenceofWindShearonTestPowerCurveandGeneratin gCa p acit y ofWindTurbine

                              WEIHuichun , SONG Haibin , HEJia , LU Renbao , SHAODewei
                  ( ChinaResourcesElectricPowerResearchInstituteCo. , Ltd. , Shenzhen518001 , Guan g don gProvince , China )

                  Abstract : Theinfluencecharacteristicsofwindsheareffectonout p ut p owerandannual g eneratin g ca p acit y of2
                   MW windturbinewereevaluated.Thea pp roximatemodelofwindshearindexwasdescribedb ythree-sta g e
                  Ta y lorex p ansion , andtherelationshi pamon gwinds p eed , windturbinestructural p arametersandwindshear
                   wasanal y zedthrou g hthemodel.The p owercurvesofwindturbineunitsunderdifferentwindshearconditionswere
                   measuredandcalculatedb y fieldtests.Combinedwiththeannualwindfre q uenc ydataofthewindtowerinthetest
                  site , theinfluenceofwindshearontheannual g eneratin gca p acit yoftheunitwasanal y zed.Theresultsshowthat
                   whenthewindshearis g reaterthan0.25 , the p owercurveandp ower g enerationdecreaseobviousl y .
                  Ke ywords : windturbine , windshear , p owercurv


                   不同环境条件下风切变的存在, 是导致风电                        切变作用下的功率损失进行了简单的分析。文献
              机组测试功率曲线产生差异的重要因素之一                     [ 1-4 ] 。  [ 9 ] 通 过 建 立 风 速 分 布 模 型, 以 NREL5MW 风
              一般将风切变和塔影效应作为一对因素对风电机                            机  [ 10 ] 作为研究对象讨论了风切变和塔影效应对
              组的功率损失和波动进行研究。风切变描述的是                            风电机组输出功率的影响, 认为塔影效应主要主
              风随高度变化对风电机组的影响, 塔影效应描述                           要导致功率波动, 风切变导致功率损失。
              的是塔架对风电机组的影响。                                        本文基于叶素动量理论, 搭建了两种风速分
                   文献[ 5 ] 搭建了一个软件模拟系统, 仿真风切                   布模型, 讨论了模型损失以及非模型损失。同时
              变、 塔影效应以及偏航误差对发电造成的影响。                           参考国家标准 GB / T18451.2 — 2012 《 风力发电
              除对发电影响外, 风切变和塔影效应对风力机载                           机组功率特性测试》 以及国际标准IEC61400-12-
              荷波动也会产生影响, 并可通过独立变桨控制方                          1 : 2017 在河南某地区测试了 2 MW 风电机的组
              法等进行优化       [ 6-7 ] 。                           功率特性曲线, 得到不同风切变条件下的功率曲
                   由于风轮周期旋转属性, 因此风切变和塔影                        线, 最后利用该地区长期观测测风塔采集的完整
              效应必然造成风电机组输出功率的波动, 现在很                           年测风数据, 定量分析风电机组在不同风切变条
              多研究也注重于功率波动的研究。文献[ 8 ] 对风                        件下的年发电量( AnnualEner gyProduction , 简
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