[发明专利]基于扇区的风电机组的预定部件的载荷预估方法和装置

说明书

本发明提供一种基于扇区的风电机组的预定部件的载荷预估方法和装置，所述载荷预估方法包括：针对风电机组划分为多个扇区，确定每个扇区下的每个预设风速段对应的子工况下的等效疲劳载荷；确定风电机组的所述预定部件的类型；根据确定的所述等效疲劳载荷，确定所述类型的预定部件的最终等效疲劳载荷。采用本发明示例性实施例的基于扇区的风电机组的预定部件的载荷预估方法和装置，能够快速得到每个扇区中任意风速段下的等效疲劳载荷，有助于进一步分析得到每个风速段对单一扇区载荷的影响，以实现更精确的载荷评估。

技术领域

本发明总体说来涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种基于扇区的风电机组的预定部件的载荷预估方法和装置。

背景技术

在风电场项目的风电机组选型的过程中，风电机组的风资源精确评估及相应的风电机组安全评估，是风电场设计的重要环节。

目前，随着风电场的地形和风电机组本身设计越来越复杂，为满足对风电机组载荷评估精细化的要求，可以采用按扇区的载荷评估方式。这种载荷评估方式，对于风电机组中的每个部件均是采用将该部件的所有扇区的载荷进行叠加的方式来获得该部件的等效疲劳载荷。

然而，对于风电机组中的塔架、塔底等无法旋转的部件，由于其所有载荷不在一个方向上，如果采用上述载荷评估方式将所有扇区叠加后的载荷作为该部件的等效疲劳载荷，则会导致所确定的等效疲劳载荷与该部件的真实载荷分布情况存在较大差异，使得对塔架、塔底等部件的载荷评估结果不够准确。

此外，整机厂商的设计评估主要都是基于GL20032010或者IEC标准(例如，IEC61400-1 2005 AMD 1-2010，风力涡轮机设计要求)进行风资源和风电机组载荷安全评估。

对于大型风电场的尾流和复杂地形效应，在通用国际标准IEC 61400-1 AMD 1-2010里，对于整机载荷安全评估，提供了一种建议：在风电机组正常运行期间，可考虑相邻风力涡轮机的尾流效应，利用Frandsen经验公式计算有效湍流强度，再基于有效湍流强度进行疲劳计算，其中，有效湍流强度以轮毂高度平均风速为条件。也就是说，通过仅加权各扇区湍流强度的方式，来考虑尾流的载荷效应，这种建议方式使得风资源的扇区的输出到载荷的评估时为风参加权值，参量大为减少，便于前期载荷安全评估时的快速仿真实现。目前都是基于上述通用国际标准中的建议来进行风场载荷安全设计的。

但是，上述有效湍流强度是应用Frandsen经验公式后得到的，是一个含有力学变量(即，引入了SN曲线的Wohler指数m)的复杂风参数，其物理意义不易解释。同时，一台风电机组不同材料的各部件的m值都不一样，这给同一机点位的有效湍流强度按部件来提取和整机载荷仿真带来输入风参的选择困难，同时和载荷仿真时后处理采用的m值极易混淆。因此实际整机载荷仿真的时候往往选取了相对保守的Wohler指数的湍流强度加权值，以此作为各部位的风参输入会造成对载荷评估的不准确。

发明内容

本发明的示例性实施例的目的在于提供一种基于扇区的风电机组的预定部件的载荷预估方法和装置，以克服上述至少一种缺陷。

在一个总体方面，提供一种基于扇区的风电机组的预定部件的载荷预估方法，包括：针对风电机组划分为多个扇区，确定每个扇区下的每个预设风速段对应的子工况下的等效疲劳载荷；确定风电机组的所述预定部件的类型；根据确定的所述等效疲劳载荷，确定所述类型的预定部件的最终等效疲劳载荷。

可选地，所述预定部件的类型可包括旋转部件和固定部件，其中，根据确定的所述等效疲劳载荷，确定所述类型的预定部件的最终等效疲劳载荷的步骤可包括：如果确定所述预定部件为旋转部件，则确定所述预定部件的整体等效疲劳载荷，将确定的整体等效疲劳载荷作为所述预定部件的最终等效疲劳载荷，如果确定所述预定部件为固定部件，则确定所述预定部件的扇区等效疲劳载荷，将各扇区的扇区等效疲劳载荷作为所述预定部件的最终等效疲劳载荷。