风力发电机组偏航系统提升功率一致性技术应用介绍

2020-08-19张晋

电力与能源系统学报·中旬刊 2020年2期

关键词：一致性功率系统

张晋

摘要：风力发电机组偏航系统主要由偏航驱动器、偏航轴承、偏航制动器、风速风向仪、偏航计数器等组成。文章对风力发电机组偏航系统基本内容进行了分析，同时针对风力发电机组偏航系统进行了案例分析，以供参考。

关键词：风电机;偏航;系统;功率;一致性;分析

一、风力发电机组偏航系统基本内容

风力发电机组偏航系统主要由偏航驱动器、偏航轴承、偏航制动器、风速风向仪、偏航计数器等组成。

1.偏航驱动器：接受主机控制器的指令驱动偏航转动。

2.偏航轴承（偏航大齿圈）：支撑机舱与偏航减速器一起来实现机舱的迎风转动。

3.偏航制动器：在偏航转动结束后，让机舱可靠的定位同时配合偏航减速器平稳地转动。

4.风向传感器：跟风向标里面相应机构一起来控制机舱的方位，它传出的信号经主控制器判断对与错，会时时的对偏航减速器发出的指令。

5.偏航计数器：测量机舱的精确位置;在机舱偏航超出限制时，检测到被触发的硬件开关。

二、风力发电机组偏航系统在风力发电机机组中的应用

1.自动对风

当机舱偏离风向一定角度时，控制系统发出向左或向右调向的指令，机舱开始对风，当达到允许的误差范围内时，自动对风停止。

2.自动解缆

当机舱向同一方向偏转2圈后，若风速小于切入风速且无功率输出时则停机、解缆;若有功率输出，则暂不自动解缆;

若机舱继续向同一方向偏转到3圈时，则控制停机，解缆。若因故障自动解缆未成功，扭缆到4圈时，扭缆机械开关动作，报告故障，自动停机，等待人工解缆。

3.偏航刹车

当有特大强风时，停机并释放叶尖阻尼板，桨距调到最大，偏航90度背风，以保护风轮免受损坏。

4.提升功率一致性

当风力发电机组处在不同的风速下，合理的设置风力发电机组的偏航对风参数，不仅不会影响偏航系统的使用寿命，还会大大提高风力发电机组的发电能力。

三、應用典型案例

近年来，风力发电机组在国内装机迅速增加，但风力发电机组的功率曲线一致性总是不尽人意，通过调整风力发电机组的偏航系统控制策略，使风力发电机组功率一致性明显提升。

江西某风电场地处海拔约750米以上山脊，风电场长约7.5公里、宽约2.8公里，区域面积约19平方公里。山脊走向为东西走向，山脊长约7.5公里，山脊基本相连，宽20～80米，地形起伏较大，表层以土层为主，植被为低矮杂草和灌木。

（一）调整偏航控制策略前的功率曲线及参数

该风电场采用DF110-2500型上风向、水平轴、三叶片、变速变桨距直驱风力发电机组;风力发电机组控制系统;成都阜特，主控硬件版本：1.01B，主控软件版本：1.01A20。应用风力发电机组为该风电场的6号风力发电机组，应用前（调整偏航控制策略前）风力发电机组功率曲线如图1中19年10月JLS6#号风机拟合功率（粉色曲线），应用前偏航控制策略：立即偏航风向偏差25°

功率曲线均为第三方软件采集数据绘制。

从图1可以明显发现，在风速6.5m/s-11m/s区间6号风力发电机组10月功率曲线明显低于标准功率曲线。

（二）调整偏航控制策略后的功率曲线及参数

应用前提：

1.不改变叶片安装角度;

2.叶片表面不处理;

3.叶片表面应用前后均无结冰和覆霜;

4.不改变风速风向仪;

5.除偏航控制策略外，不改变风力发电机组的任何运行参数;

6.空气密度无明显变化。

即不改变、不调整应用风力发电机机组的任何结构、部件和运行参数，仅调整应用风力发电机机组的偏航控制策略。

应用后风力发电机组的偏航控制策略仅改变“立即偏航风向偏差”，由原来的25°变成20°。