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3功率曲线的修正

通常，影响风机功率曲线的主要因素是风速和空气密度[2]，因此首先根据李汉梁风电场的实际工况条件对这2个参数进行了修正。

3.1风速的修正

对于李汉梁风电场运行的FD77B型风机来说，风轮的旋转方向始终是迎向来风方向，风速风向仪是安装在风机机舱尾部，而自然风在通过风轮后会产生叶片尾流，造成测量风速与实际风速有偏差[3]，具体的自然风流向如图3所示。

图3风机受到的自然风流向

在图3中，风轮前方来风风速为V1，风轮后方去风风速为V2，气流通过风轮时的风速为V，这三者之间的关系[4]为：

（1）

一般来说，在风速风向仪处测得的风速VM要大于风轮后方去风速V2，但比通过风轮时的风速V小。功率曲线表示风机发电机输出的实际功率和风轮前方的来风风速之间的关系，并且功率与风速的三次方成正比例关系[2]，则风速测量的微小偏差都会影响功率输出。所以用风速风向仪测得的风速绘制功率曲线会存在较大偏差，不能准确反应机组的功率特性。

相对于理论功率曲线，风机的实际功率曲线会随着风速的增大而逐渐向右移，偏移量的多少和风速的变化有关。因此，在优化后的控制系统中，增加了对测得风速的修正策略，通过软件算法的补偿使得测量值VM更接近于实际风速。后面测试发现，修正后的实际功率曲线在精确度方面有较大的提升，如下图4所示。

3.2空气密度的修正

修正后的功率曲线虽然在精确度上有所提高，但是和理论功率曲线对比，还是有偏差，因此，还需要在空气密度上作进一步的修正，根据空气密度变化调整控制算法中的最优模态增益值Kopt，使风机能时刻保持最佳叶尖速比运行，实现风能利用效率的最大化。

IEC61400-12-1—2005《风轮—第12部分：风轮发电的动力性能测试》[5]规定，如果当地空气密度偏离标准空气密度±0.05kg/m3以上都应进行修正。在现场进行功率测量和计算时，单台风机的功率平均值需要修正，修正系数通过大气压强、环境温度等相关的空气密度状况来计算。风力发电机组轮毂安装处的空气密度ρ的计算公式[6]可表示为：

（2）

式中T—现场测得的大气温度；

p—现场轮毂高度处测得的气压；

ρ0、T0、p0—标准条件下的空气密度、温度和气压，ρ0=1.225kg/m3，T0=273.15K，p0=101.33kPa。上述现场测得的大气温度和气压都是取10分钟平均值。

气压和温度是随着风力发电机组安装位置的变化而变化。根据风场可行性研究报告[7]，可得到李汉梁风电场所处位置的气压和平均温度等数据，以其中某台风机为例，T=276.15K，p=85.88kPa。根据公式（2），可算出现场运行的空气密度ρ=1.027kg/m3。

为了简化计算，可以根据经验值按照公式（3）估算出在不同海拔处的空气密度[6]：

(3)

其中，ρ0为标准空气密度，H为风机安装处的海拔高度。李汉梁风电场所处位置海拔在1600-2000米范围内，H取值为1650米。

由式（3）可得到空气密度ρ=1.028kg/m3，与式（2）的计算结果偏差不大。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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