Page 55 - 电力与能源2022年第二期

魏惠春, 等: 风切变对风电机组测试功率曲线及发电量的影响 1 5
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表 2 叶片、 轮毂、 风切、 风速导致的风速波动差值
风轮直径 方位角 风速 / 风速差值 /
-1
-1
D / m θ /( ° ) ( m · s ) ( m · s )
180 4.74
120 1.26
0 6.00
轮毂高度 方位角 风速 / 风速差值 /
-1
-1
H / m θ /( ° ) ( m · s ) ( m · s )
180 4.92
120 0.99
0 5.91
180 4.41
80 1.79
0 6.20
风切变指数 方位角 风速 / 风速差值 /
α θ /( ° ) ( m · s ) ( m · s )
-1
-1
180 4.74
0.15 1.27
0 6.01
180 4.29
0.35 2.04
0 6.33
风速 / 方位角 风速 / 风速差值 /
-1
-1
-1
( m · s ) ( = θ /( ° ) ( m · s ) ( m · s )
180 4.74
5.5 1.27
0 6.01
180 5.60
6.5 1.50
0 7.10
切变风速模型风速:
2π R
1
Vws = Vws rθ · rdrdθ ( 6 )
(,)
π R ∫∫
2
0
0
式中 R ———风轮半径。
将式( 2 ) ~ ( 3 ) 代入式( 6 ) 得:
æ
[
Vws =VH 1+ α ( α-1 ) R ö ÷ 2 ] ( 7 )
ç
8 è H ø
R
k= ( 8 )
H
假设风电机组实际运行时, 风切变风速模型与
相同, 根据式( 4 ) ~ ( 5 )、 式( 7 ) ~
轮毂风速模型 C p
( 8 ) 得:
æ α ( α-1 ) 2 ö 3
η = 1+ ( k ) ÷ ×100 ( 9 )
ç
è 8 ø
考虑在风电机组达到额定功率后, 风切变不
再导致发电量的降低。
根据式( 9 ), 通过风切变指数及风轮半径与轮
毂高度比值k , 采用两种风速模型在风电机组额
定功率前计算功率损失, 具体结果如图 3 所示。
采用不同的风速模型, 在计算上会对风电机 图 2 叶片长度、 轮毂高度、 风切变指数和风速对风轮风速影响
组的功率曲线及发电量产的模型损失。而风电机 法同时满足最大风速与最小风速所对应的最优转
组在实际运行过程中, 两种风速模型对应工况的 速, 从而导致功率损失, 即非模型损失。
风能系数是不同的。风能系数一般认为只与叶尖
2 风电机组功率曲线测试
速比及桨距角有关, 即当外部环境存在风切变时,
风电机组未达到额定功率前, 在风轮旋转一周过 2.1 试验仪器安装
程中, 同一叶素经历的风速必然不同, 因此叶轮无 本次试验在河南某平原地区开展, 在机组西