葉片安裝誤差對風電機組性能影響的研究

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