風力發電機組偏航系統提升功率一致性技術應用介紹

張晉

摘要：風力發電機組偏航系統主要由偏航驅動器、偏航軸承、偏航制動器、風速風向儀、偏航計數器等組成。文章對風力發電機組偏航系統基本內容進行了分析，同時針對風力發電機組偏航系統進行了案例分析，以供參考。

關鍵詞：風電機;偏航;系統;功率;一致性;分析

一、風力發電機組偏航系統基本內容

風力發電機組偏航系統主要由偏航驅動器、偏航軸承、偏航制動器、風速風向儀、偏航計數器等組成。

1.偏航驅動器：接受主機控制器的指令驅動偏航轉動。

2.偏航軸承（偏航大齒圈）：支撐機艙與偏航減速器一起來實現機艙的迎風轉動。

3.偏航制動器：在偏航轉動結束后，讓機艙可靠的定位同時配合偏航減速器平穩地轉動。

4.風向傳感器：跟風向標里面相應機構一起來控制機艙的方位，它傳出的信號經主控制器判斷對與錯，會時時的對偏航減速器發出的指令。

5.偏航計數器：測量機艙的精確位置;在機艙偏航超出限制時，檢測到被觸發的硬件開關。

二、風力發電機組偏航系統在風力發電機機組中的應用

1.自動對風

當機艙偏離風向一定角度時，控制系統發出向左或向右調向的指令，機艙開始對風，當達到允許的誤差范圍內時，自動對風停止。

2.自動解纜

當機艙向同一方向偏轉2圈后，若風速小于切入風速且無功率輸出時則停機、解纜;若有功率輸出，則暫不自動解纜;

若機艙繼續向同一方向偏轉到3圈時，則控制停機，解纜。若因故障自動解纜未成功，扭纜到4圈時，扭纜機械開關動作，報告故障，自動停機，等待人工解纜。

3.偏航剎車

當有特大強風時，停機并釋放葉尖阻尼板，槳距調到最大，偏航90度背風，以保護風輪免受損壞。

4.提升功率一致性

當風力發電機組處在不同的風速下，合理的設置風力發電機組的偏航對風參數，不僅不會影響偏航系統的使用壽命，還會大大提高風力發電機組的發電能力。

三、應用典型案例

近年來，風力發電機組在國內裝機迅速增加，但風力發電機組的功率曲線一致性總是不盡人意，通過調整風力發電機組的偏航系統控制策略，使風力發電機組功率一致性明顯提升。

江西某風電場地處海拔約750米以上山脊，風電場長約7.5公里、寬約2.8公里，區域面積約19平方公里。山脊走向為東西走向，山脊長約7.5公里，山脊基本相連，寬20～80米，地形起伏較大，表層以土層為主，植被為低矮雜草和灌木。

（一）調整偏航控制策略前的功率曲線及參數

該風電場采用DF110-2500型上風向、水平軸、三葉片、變速變槳距直驅風力發電機組;風力發電機組控制系統;成都阜特，主控硬件版本：1.01B，主控軟件版本：1.01A20。應用風力發電機組為該風電場的6號風力發電機組，應用前（調整偏航控制策略前）風力發電機組功率曲線如圖1中19年10月JLS6#號風機擬合功率（粉色曲線），應用前偏航控制策略：立即偏航風向偏差25°

功率曲線均為第三方軟件采集數據繪制。

從圖1可以明顯發現，在風速6.5m/s-11m/s區間6號風力發電機組10月功率曲線明顯低于標準功率曲線。

（二）調整偏航控制策略后的功率曲線及參數

應用前提：

1.不改變葉片安裝角度;

2.葉片表面不處理;

3.葉片表面應用前后均無結冰和覆霜;

4.不改變風速風向儀;

5.除偏航控制策略外，不改變風力發電機組的任何運行參數;

6.空氣密度無明顯變化。

即不改變、不調整應用風力發電機機組的任何結構、部件和運行參數，僅調整應用風力發電機機組的偏航控制策略。

應用后風力發電機組的偏航控制策略僅改變“立即偏航風向偏差”，由原來的25°變成20°。

改變偏航控制策略后6風力發電機組功率曲線如圖1中20年01月和02月JLS6#號風機擬合功率（淺藍色曲線和深藍色曲線），為了防止偶然因數的影響取了調整偏航控制策略后2個月的數據，2019年11月中旬改變偏航控制策略“立即偏航風向偏差”。

通過以上曲線的對比，在風速6.5m/s-11m/s區間通過改變偏航系統控制策略中的“立即偏航風向偏差”，能明顯提升風力發電機組功率一致性，有效的提高了風能利用率。

參考文獻：

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