[发明专利]变速变桨风力发电机组功率曲线优化方法

权利要求书

1.变速变桨风力发电机组功率曲线优化方法，其特征是包括以下步骤：

步骤1：获取风力发电机组相关机械参数及叶片翼型参数； 

步骤2：绘制风力发电机组坎贝尔图，依据坎贝尔图确定变速变桨风力发电机组的安全转速范围                                                ；

步骤3：在安全转速范围内，依据发电机最大调速比，求取切入转速范围，额定转速范围，设迭代计数器，功率曲线寻优精度；

步骤4：令切入转速，则在此切入转速对应的额定转速为，根据风机在低于额定风速工作时叶片保持最小桨距角所对应的风轮最佳叶尖速比，依据计算对应的最大功率追踪最低风速和最大功率追踪最高风速；

步骤5：通过额定转速求取额定风速，通过切入转速确定风力发电机组切入风速，通过额定转速求取切出风速；

步骤6：通过风力发电机组的切入转速，额定转速，切入风速，最大功率追踪最低风速，最大功率追踪最高风速，额定风速，切出风速，考虑机械传动系统效率和电气系统转化效率计算求取风力发电机组功率曲线；

步骤7：依据功率曲线结合风资源区域风频分布模型估算风力发电机组在该风资源区域的容量系数；

步骤8：记录切入转速对应的功率曲线以及理论估算发电量，若，则，返回步骤4，否则结束循环；

步骤9：结束枚举计算，选取容量系数最大的功率曲线作为最优功率曲线。

2.根据权利要求1所述变速变桨风力发电机组功率曲线优化方法，其特征是步骤4中，最大功率追踪最低风速，最大功率追踪最高风速，表示风轮半径。

3.根据权利要求1所述变速变桨风力发电机组功率曲线优化方法，其特征是步骤5中，额定风速的求解方法可以采用求解非线性方程求得，该方程可以表述为下式：

 

表示时风力发电系统机械传动环节能量转化效率；

表示风力发电系统包括电机、变流器、传输线缆等电气环节的能量转化效率；

表示在风轮桨距角为，转速为，垂直于风轮平面均匀通过的风速为情况下的风轮风能利用系数。

4.根据权利要求1所述变速变桨风力发电机组功率曲线优化方法，其特征是步骤5中，通过切入转速确定风力发电机组切入风速可以采用求解非线性方程求得，该方程可以表述为下式：

 

表示在风轮桨距角为，转速为，垂直于风轮平面均匀通过的风速为情况下的风轮风能利用系数；

表示风力发电机组切入功率；

表示风力发电机组额定功率。

5.根据权利要求1所述变速变桨风力发电机组功率曲线优化方法，其特征是切出风速可以根据在风轮保持额定转速并且通过调整桨距角度保持额定功率输出时，风轮平面承受的最大推力来确定，该求解方法可以表述为以下方程组：

 

为在切出风速情况下，风轮保持额定转速和额定功率时所对应的桨距角；

表示风轮平面所受的推力，该推力可以表述为桨距角，风轮转速和风速的非线性函数。

6.根据权利要求1所述变速变桨风力发电机组功率曲线优化方法，其特征是步骤6中，风轮的功率曲线可以按照下式来确定：

 

，表示当风速满足，风力发电系统叶尖速比时，风轮进行最大风能捕获。