[发明专利]一种风机偏航性能与能量转化效率评估方法及装置

权利要求书

1.一种风机偏航性能评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取风速、发电机的转速和发电机的电磁力矩；

根据发电机的转速、发电机的电磁力矩、风机齿轮箱的减速比、风轮传动链等效至低速轴的阻尼系数和风轮转动惯量，计算得到风轮吸收的风能；

根据风轮吸收的风能、风电场空气密度、风速和风轮平面面积，计算得到风能转化为机械能的风能转化效率；

根据风能转化效率和此时风机的桨距角、叶尖速比对应的风能利用系数，得到偏航品质系数；根据偏航品质系数，对风机偏航性能进行评估；

在计算风轮吸收的风能时，还包括对发电机的转速和发电机的电磁力矩进行第二滤波的步骤；

其中，风能的计算公式为：

其中，F_j表示第j次采样后对应的风轮旋转力矩，K表示风机齿轮箱的减速比，表示第j次采样后对应的电磁力矩滤波值，ξ表示风轮传动链等效至低速轴的阻尼系数，D表示风轮转动惯量，表示第j次采样后对应的转速滤波值，表示第j-1次采样后对应的转速滤波值，T表示采样周期，P_j表示风轮吸收的风能；

在计算风能转化效率时，还包括对风速进行第一滤波的步骤；

其中，风能转化效率的计算公式为：

其中，η_j表示风能转化为机械能的风能转化效率，ρ表示风电场空气密度，S表示风轮平面面积，表示第j次采样后对应的风速滤波值。

2.根据权利要求1所述的风机偏航性能评估方法，其特征在于，所述偏航品质系数为风能转化效率与风能利用系数的比值。

3.根据权利要求1所述的风机偏航性能评估方法，其特征在于，采用查表法来确定此时风机的桨距角、叶尖速比对应的风能利用系数。

4.根据权利要求1所述的风机偏航性能评估方法，其特征在于，所述第一滤波为均值滤波、或者二阶巴特沃斯滤波、或者均值滤波和二阶巴特沃斯滤波相结合的滤波。

5.根据权利要求1所述的风机偏航性能评估方法，其特征在于，所述第二滤波为均值滤波。

6.一种风机偏航性能评估装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现如权利要求1～5任一项所述的风机偏航性能评估方法。

7.一种风机能量转化效率评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取风速、发电机的转速和发电机的电磁力矩；

根据发电机的转速、发电机的电磁力矩、风机齿轮箱的减速比、风轮传动链等效至低速轴的阻尼系数和风轮转动惯量，计算得到风轮吸收的风能；

根据风轮吸收的风能、风电场空气密度、风速和风轮平面面积，计算得到风能转化为机械能的风能转化效率；

在计算风轮吸收的风能时，还包括对发电机的转速和发电机的电磁力矩进行第二滤波的步骤；

其中，风能的计算公式为：

其中，F_j表示第j次采样后对应的风轮旋转力矩，K表示风机齿轮箱的减速比，表示第j次采样后对应的电磁力矩滤波值，ξ表示风轮传动链等效至低速轴的阻尼系数，D表示风轮转动惯量，表示第j次采样后对应的转速滤波值，表示第j-1次采样后对应的转速滤波值，T表示采样周期，P_j表示风轮吸收的风能；

在计算风能转化效率时，还包括对风速进行第一滤波的步骤；

其中，风能转化效率的计算公式为：

其中，η_j表示风能转化为机械能的风能转化效率，ρ表示风电场空气密度，S表示风轮平面面积，表示第j次采样后对应的风速滤波值。

8.一种风机能量转化效率评估装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现如下方法：

获取风速、发电机的转速和发电机的电磁力矩；

根据发电机的转速、发电机的电磁力矩、风机齿轮箱的减速比、风轮传动链等效至低速轴的阻尼系数和风轮转动惯量，计算得到风轮吸收的风能；

根据风轮吸收的风能、风电场空气密度、风速和风轮平面面积，计算得到风能转化为机械能的风能转化效率；

在计算风轮吸收的风能时，还包括对发电机的转速和发电机的电磁力矩进行第二滤波的步骤；

其中，风能的计算公式为：

其中，F_j表示第j次采样后对应的风轮旋转力矩，K表示风机齿轮箱的减速比，表示第j次采样后对应的电磁力矩滤波值，ξ表示风轮传动链等效至低速轴的阻尼系数，D表示风轮转动惯量，表示第j次采样后对应的转速滤波值，表示第j-1次采样后对应的转速滤波值，T表示采样周期，P_j表示风轮吸收的风能；

在计算风能转化效率时，还包括对风速进行第一滤波的步骤；

其中，风能转化效率的计算公式为：

其中，η_j表示风能转化为机械能的风能转化效率，ρ表示风电场空气密度，S表示风轮平面面积，表示第j次采样后对应的风速滤波值。