五、 安裝角變化對(duì)年發(fā)電量的影響
對(duì)風(fēng)電機(jī)組功率曲線連同每小時(shí)平均風(fēng)速的威布爾進(jìn)行積分，可以求出年發(fā)電量。威布爾分布由式(16 )定義：
式中F是風(fēng)速V的累積分布，其概率密度f(wàn)(V) 由式(17)給出：
式中，k—威布爾分布的形狀系數(shù)，c—尺度系數(shù)。
本文以上述3MW 變速變槳型水平軸風(fēng)電機(jī)組為例，k 取2，c 取1，年平均風(fēng)速為8.5m/s 。
年發(fā)電量按式(18 )計(jì)算：
其中，P(V)= 功率曲線，是風(fēng)速的函數(shù)，N0 = 8760h/ 年。
所得的結(jié)果再與風(fēng)電機(jī)組可利用率相乘(本文取95% )，根據(jù)靜態(tài)功率曲線，分別得到安裝角在0°與2°時(shí)的年發(fā)電量：
E(0°) =11.1178GWh
E(2°) =10.7169GWh
從上面計(jì)算的數(shù)值可看到，葉片安裝角在2°情況下風(fēng)電機(jī)組損失的年發(fā)電量為安裝角為0°時(shí)的3.6% 。
基于GL2010 規(guī)范，選取正常發(fā)電時(shí)的設(shè)計(jì)工況，在Bladed 軟件中可獲得動(dòng)態(tài)功率曲線，由此可計(jì)算得到在動(dòng)態(tài)功率曲線下葉片安裝角為0°和2°時(shí)的年發(fā)電量，如圖5 所示。
六、安裝角變化對(duì)葉片轉(zhuǎn)矩的影響
圖6 為不同安裝角下風(fēng)電機(jī)組葉片轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間的變化曲線圖，圖6b 為圖6a 的穩(wěn)態(tài)放大過(guò)程圖。從圖6 可以看出，風(fēng)電機(jī)組的葉片承受周期性的交變力矩，且波動(dòng)量較大。隨著安裝誤差的增大，計(jì)算模型的總轉(zhuǎn)矩極值發(fā)生變化，計(jì)算模型的總轉(zhuǎn)矩在安裝角為0°時(shí)達(dá)到最大，隨著安裝角的增加，葉片的總轉(zhuǎn)矩有明顯下降的趨勢(shì)。
結(jié)語(yǔ)
(1)基于葉素動(dòng)量理論及其修正理論，以某3MW 風(fēng)電機(jī)組為例，在GH -Bladed 軟件中模擬了葉片安裝角在-2°、0°、2°情況下，葉片安裝誤差對(duì)風(fēng)電機(jī)組升阻力系數(shù)、風(fēng)能利用系數(shù)、功率等性能參數(shù)引起變化的情況。
(2)從仿真結(jié)果分析得到風(fēng)電機(jī)組安裝角改變2°時(shí)，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組輸出功率在額定風(fēng)速以下每個(gè)風(fēng)速段上有8% 左右的損失。
(3)研究了葉片安裝誤差導(dǎo)致翼型的氣動(dòng)性能降低，使輸出功率減少，進(jìn)而使年發(fā)電量降低。
(4)基于轉(zhuǎn)矩計(jì)算數(shù)學(xué)模型，采用GH -Bladed 軟件得到葉片在0°、2°、4°轉(zhuǎn)矩的變化情況，隨著安裝角的增加，葉片的總轉(zhuǎn)矩有明顯下降的趨勢(shì)。
