槳角優(yōu)化在提升風(fēng)電場資產(chǎn)價(jià)值中的應(yīng)用

摘    要：風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行在滿發(fā)之前時(shí)，葉片起始槳角根據(jù)GH-Bladed仿真結(jié)果進(jìn)行設(shè)置，通常在零度左右，以維持機(jī)組滿發(fā)前功率的最佳輸出。對于新翼型的葉片來說，軟件仿真結(jié)果可能因其數(shù)據(jù)庫中缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)而造成與實(shí)際功率表現(xiàn)不符的情況，針對這種情況，需對數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的分析，然后結(jié)合現(xiàn)場驗(yàn)證結(jié)果尋求實(shí)際的最優(yōu)槳角。

關(guān)鍵詞：槳角  功率表現(xiàn)  產(chǎn)能可利用率

Abstract：When the wind turbine is running before full power, the initial pitch angle is set according to the GH-Bladed simulation results, usually in the zero degree or so. But for the new airfoil blades, due to lack of relevant data in the database, software simulation results may be inconsistent with the actual power performance. For this situation, both detailed data analysis and on-site verification is needed to get the actual optimal pitch angle。

Key words: Picth angle, Power performance, EBA

1. 引言

隨著近些年風(fēng)電裝機(jī)容量的快速增長，風(fēng)電后市場對于我國風(fēng)能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展已至關(guān)重要。做好風(fēng)電場的運(yùn)維管理，以及相關(guān)設(shè)備的技術(shù)改造，對于風(fēng)電企業(yè)的盈利影響重大。變槳系統(tǒng)作為風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部分，其變槳角度直接影響著機(jī)組的功率表現(xiàn)，即發(fā)電能力。特別在機(jī)組達(dá)到額定功率之前，為了最大限度的捕獲風(fēng)能，槳角通常保持不變，因此初始槳角的設(shè)置將直接關(guān)系到機(jī)組滿發(fā)前的功率表現(xiàn)是否在最佳狀態(tài)。本文將分享一則槳角優(yōu)化的案例，通過相關(guān)數(shù)據(jù)分析及現(xiàn)場實(shí)地驗(yàn)證，風(fēng)電場最終達(dá)到了資產(chǎn)價(jià)值提升的目的。

2. 案例背景

案例風(fēng)電場位于國內(nèi)東部某丘陵地區(qū)，采用某2MW機(jī)型(新翼型葉片)。風(fēng)電場自2015年底開始運(yùn)行，投產(chǎn)以來風(fēng)電場發(fā)電量很不理想。拿到風(fēng)電場自投產(chǎn)以來半年多的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行有關(guān)技術(shù)分析，經(jīng)過一番數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)、補(bǔ)齊、修正等預(yù)處理工作后統(tǒng)計(jì)了一系列的技術(shù)指標(biāo)，其中風(fēng)電機(jī)組EBA(EBA是能量可利用率，不同于基于時(shí)間可行用率的TBA、RTA等，EBA是指相對于風(fēng)電場實(shí)際應(yīng)發(fā)電量水平的實(shí)際發(fā)電水平，少1%意味著損失風(fēng)電場實(shí)際應(yīng)發(fā)電量的1%)62.8%-78.8%，平均70.81%，影響機(jī)組EBA較低的原因?yàn)榉钦９β时憩F(xiàn)造成的發(fā)電量損失較多。某機(jī)組的功率散點(diǎn)示意圖如下，其他機(jī)組功率表現(xiàn)與之類似，其余機(jī)組功率散點(diǎn)圖見附圖。

3. 原因分析

究竟造成此現(xiàn)象的原因是什么呢，故障?維護(hù)?偏航?變槳?風(fēng)特性?還是控制策略?

經(jīng)過對數(shù)據(jù)進(jìn)行如下處理分析：

1) 數(shù)據(jù)檢驗(yàn)：將不正常的數(shù)據(jù)進(jìn)行NA處理;

2) 數(shù)據(jù)修正：本案子裝有Lidar設(shè)備，修正機(jī)艙風(fēng)速;

3) 數(shù)據(jù)補(bǔ)齊：通過機(jī)組內(nèi)數(shù)據(jù)自補(bǔ)及機(jī)組間建立聯(lián)合分布法進(jìn)行跨機(jī)組補(bǔ)齊;

4) 功率識(shí)別分類：通過數(shù)據(jù)間的邏輯關(guān)系及控制原理自動(dòng)識(shí)別功率性質(zhì)進(jìn)行分類;

5) 大方向指標(biāo)分析：大方向指標(biāo)包括風(fēng)及風(fēng)特性、機(jī)組穩(wěn)定性、功率表現(xiàn)、設(shè)計(jì)合理性、資產(chǎn)長期表現(xiàn)預(yù)測及不確定性分析;

6) 各系統(tǒng)指標(biāo)分析：主要關(guān)注非故障情況下對發(fā)電情況有影響的控制系統(tǒng);

7) 問題推演及分析：通常會(huì)有多個(gè)問題，經(jīng)量化后分為主要問題及次要問題，對問題發(fā)生的邏輯條件及外部條件進(jìn)行推演分析，找到源頭進(jìn)行理論預(yù)演及提出理論方案。

8) 提出建議

根據(jù)各技術(shù)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，機(jī)組間功率表現(xiàn)驚人的一致性且主要發(fā)生在低風(fēng)速段，一定是機(jī)組共性的東西造成的，所以像群發(fā)故障、維護(hù)、偏航、風(fēng)特性等可能性不大，經(jīng)過一番分析后這些因素逐一被排除，最終將目標(biāo)鎖定在變槳系統(tǒng)及其控制上。經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理后分析變槳系統(tǒng)有關(guān)數(shù)據(jù)，最后發(fā)現(xiàn)機(jī)組在不同的槳角段功率表現(xiàn)存在明顯差異，經(jīng)咨詢業(yè)主和廠家后得知該機(jī)型所用葉片為新研發(fā)的翼型葉片，已投產(chǎn)的業(yè)績很少。分Bin后的槳角功率表現(xiàn)如下圖所示，其余機(jī)組功率散點(diǎn)圖見附圖。

從機(jī)組在不同槳角下的功率表現(xiàn)可以看出，槳角在0-1度，機(jī)組在滿發(fā)前正常與非正常功率表現(xiàn)同時(shí)存在;在3-4度，功率表現(xiàn)基本正常，與保證曲線趨勢最為接近。因此推測該機(jī)型的起始槳角非軟件仿真值0.5度。