一种快速评估风力发电机组发电性能的方法与流程

1.本发明涉及风电机组发电评估领域，尤其是涉及一种快速评估风力发电机组发电性能的方法。


背景技术：

2.风力发电机组的动态功率以及发电量能反映机组实际的运行状态与发电效率，同时也是风力机组优化控制、提高适应性和稳定性，评估机组性能的重要依据。然而，在风力发电机组的设计评估中，计算动态功率曲线耗时长，数据处理繁琐，对于不同风力机组和不同风场址需要分别进行计算迭代，费时费力。且风力发电机组的发电量、载荷、净空三者之间关系密切，故作为其实重要一项的发电量，快速得到结果可以提高风机设计的效率。因此如何快速直观地得出机组动态功率，并且获得动态发电量数值，是快速评估风力机组性能亟待解决的问题。
3.例如，一种在中国专利文献上公开的“一种风力发电机组寿命评估方法”，其公开号为cn2021106475752，包括以年为单位进行评估效率较低，整体评估方法较为复杂，无法对不同场址不同风力发电机组进行统一标准判断。


技术实现要素：

4.本发明是为了克服现有技术中，风力发电机组的评估方法评估效率低，整体评估方法过程复杂，无法对不同场址不同风电机组进行统一标准判断多组数据，提供了一种快速评估风力发电机组发电性能的方法。
5.为了实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：包括以下步骤：步骤s1：建立风力发电机组模型，获取风力发电机组使用bladed仿真得到的输入量，使用vba编写excel输出对应输出量；步骤s2：使用步骤s1中的风力发电机组模型，设置不同大小的桨距角，得到风能利用最大系数，并将风能利用最大系数时对应的桨距角设置完毕，运行计算风力发电机组的静态功率，从而得到各风速所对应的静态功率；步骤s3：将步骤s2中得到的各风速下的静态功率复制到excel工具表中的相应位置，并在相应位置填入机组信息；步骤s4：在excel工具表中的相应位置填入流入角、偏航误差值、选择湍流强度及风概率分布，具体包括：瑞利分布、威布尔分布以及自定义数据分布；步骤s5：点击excel工具表中的计算按钮，excel工具表将根据vba代码设置，输出指定数值结果。
6.将数据处理用vba代码撰写，操作方便，只需要将所需数据填入指定的excel输入位置，便可得到动态功率以及其他输出量，能够快速简易的从机组仿真结果中得到的静态功率及对应风速获取能够评估发电性能的参数，包括风速所对应的动态功率、风能输入功
率、风能输入发电量、静态发电量、动态发电量、静态风能利用系数和动态风能利用系数。
7.作为优选，所述步骤s1输入量包括静态功率和当前静态功率对应风速，所述excel输出量包括风速对应的动态功率、风能输入功率、风能输入发电量、静态发电量、动态发电量、静态风能利用系数和动态风能利用系数。
8.作为优选，所述excel输出量具体如下所示：风速标准差：通过湍流强度和风速计算得到，计算公式如下所示：i
ref
*(0.75*v
wind
+5.6)；动态功率：根据静态功率和正太分布概率得到，正态分布表达式如下：风能功率：通过给定风速，计算得到，计算表达式如下所示：风能发电量：根据风能功率和威布尔分布和瑞利分布计算得到；静态发电量：根据静态功率和威布尔分布/瑞利分布计算得到；动态发电量：根据动态功率和威布尔分布/瑞利分布计算得到；静态风能利用系数：根据定义，静态功率与风能功率的比值；动态风能利用系数：根据定义，动态功率与风能功率的比值；其中，威布尔分布表达式如下所示：瑞利分布表达式如下所示：其中，x为随机变量，λ是比例参数，k是形状参数。
9.作为优选，针对同一场址，将不同机组通过bladed仿真得到的静态功率、对应风速作为输入量，可对不同的机组在同一场址下发电性能进行快速评估。
10.作为优选，所述动态功率计算方法，通过给定风速上下5倍标准差范围的静态功率，结合正态分布概率，累计叠加计算得到此风速所对应的动态功率。
11.作为优选，对于切入风速以及接近切入风速的风速条件，风速偏差引起的动态功率小于切入风速时的功率，取切入风速对应的静态功率。
12.作为优选，所述给定风速上下区间为切入风速值和切出风速值，区间间隔为0.5m/s。
13.因此，本发明的有益效果如下所示：将数据处理用vba代码撰写，操作方便，只需要将所需数据填入指定的excel输入位置，便可得到动态功率以及其他输出量，能够快速简易的从机组仿真结果中得到的静态功率及对应风速获取能够评估发电性能的参数；整体评估方法简单，能对不同场址的不同风电机组进行统一标准判断多组数据。
附图说明
14.图1是本发明的流程原理图；图2是本发明风电机组信息输入示意图；图3是本发明风电机组场址信息输入示意图；图4是本发明风电机组评估方法的数据输出格式图；图5是本发明的动态功率对比图。
具体实施方式
15.下面将结合附图与实施例，对本发明做进一步具体的描述。
16.实施例一如图1所示，为本发明提供的一种快速评估风力发电机组发电性能的方法流程图，具体操作流程包括：步骤s1：对于输入对应风速的静态功率，以bladed仿真软件为工具，使用依照设计建立的风力发电机组模型，设置不同大小的桨距角，使得计算得到的风能利用系数达到最大值，然后将风能利用系数最大时所对应的桨距角(一般为0
°
)设置完毕，运行计算风力发电机组的静态功率，从而得到各风速所对应的静态功率。风速的上下区间为切入和切出风速值，例如3m/s—25m/s，一般以0.5m/s为间隔。
17.步骤s2：将步骤s1中bladed仿真软件计算得到的各风速下的静态功率复制到excel工具表中的相应位置，并在相应位置填入机组信息，包括：风力发电机组额定功率、风轮直径、空气密度以及风切变，机组信息可根据需求自行调整，具体如图2所示。
18.步骤s3：根据需求，在相应位置填入入流角、偏航误差值，选择湍流强度及风概率分布，包括：瑞利分布、威布尔分布以及自定义。此处所定义的是风场址信息，可根据场址条件填写，以评估同一机组在不同场址条件下的发电性能，具体如图3所示。
19.步骤s4：点击计算后，excel工具表将根据vba代码设置，输出指定量，包括：各风速所对应的动态功率、风能输入功率、风能输入发电量、静态发电量、动态发电量、静态风能利用系数和动态风能利用系数。其中，动态功率是通过给定风速上下5倍风速标准差范围内的静态功率，结合正态分布概率，累计叠加计算得到。输出格式参见图4。以上输出信息可以用于不同机组在同一场址条件下的发电性能比对，结合载荷、净空、以及成本等，找出最适合此场址的机组。也可用于比对同一机组在不同场址条件下的发电性能，提高对风力发电机组的理解。本发明输出的动态功率与经过bladed仿真软件仿真得到的结果较为接近，具有可参考评估的作用，动态功率对比参见图5所示。
20.excel输出量包括风速对应的动态功率、风能输入功率、风能输入发电量、静态发电量、动态发电量、静态风能利用系数和动态风能利用系数。
21.作为优选，所述excel输出量具体如下所示：风速标准差：通过湍流强度和风速计算得到，计算公式如下所示：i
ref
*(0.75*v
wind
+5.6)；动态功率：根据静态功率和正太分布概率得到，正态分布表达式如下：
风能功率：通过给定风速，计算得到，计算表达式如下所示：风能发电量：根据风能功率和威布尔分布和瑞利分布计算得到；静态发电量：根据静态功率和威布尔分布/瑞利分布计算得到；动态发电量：根据动态功率和威布尔分布/瑞利分布计算得到；静态风能利用系数：根据定义，静态功率与风能功率的比值；动态风能利用系数：根据定义，动态功率与风能功率的比值；其中，威布尔分布表达式如下所示：瑞利分布表达式如下所示：其中，x为随机变量，λ是比例参数，k是形状参数。
22.以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。