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摘要：本文以干东一风电场133台东汽FD1500-77A风机功率曲线不达标为研究对象，依据风能功率的公式，分析风功率不达标主要因素为叶片角度校准，发电机力矩、转速校准偏差，风向标问题，以优化风电机组功率曲线。
关键字：风力发电机组;功率曲线;优化方案
Optimization of Power Curve of Wind Turbine
（ CGNNE gansu branch Daliang and Gandong no.1 Wind Farm Jiuquan City Gansu Province）
This paper mainly takes the 133 Dongqi FD1500-77A fan power curves of Gandong No. 1 wind farm as the research object. According to the wind power formula， the main factors of the wind power failure are the blade angle calibration， the generator torque and the speed calibration deviation. Wind vane problem to optimize wind turbine power curve
Keywords：wind turbine;Power curve; Optimize Program
1.前言
中广核新能源西北分公司干东一风电场安装有133台东汽FD1500-77A风力发电机组，采用巴赫曼主控制系统系统，至今已运行超过九年。随着风机运行时间的增加，单台风机功率曲线与理论值不达标的问题日益突出，为此，本文就东汽巴赫曼系统单台风机功率曲线不达标进行优化。
2.风能功率介绍
风能的功率为：（式一）
单位时间内，风力质量：（式二）。
所以风功率：（式三）。
其中：为风功率;为空气密度;为机组叶轮的扫风面积;为风速。
而风力发电机组的功率：（式四）
其中：为风力发电机组的功率;为风能吸收系数;为机组效率。
从式四可以看出，风力发电机组功率的功率和空气密度、叶轮的扫风面积、风速、风能吸收系数和机组效率有关。
3.影响功率曲线原因
3.1密度对功率曲线的影响
根据 （为空气气压（单位Pa）（式五）;
为绝对热力学温度（单位K，即摄氏温度加上273K）;
为空气的比气体常数，对于干燥空气而言，=287.05J/kg*K）可算出中广核干东一的空气平均密度为1.09kg/m?，所以现场以1.09kg/m?密度对的应功率曲线作为参考，来调整功率曲线。
干东巴赫曼控制系统，功率曲线计算，采用控制算法。根据实时温度的变化，计算密度值。通过密度和风速的变化，计算不同风速和密度下的功率曲线。相对而言，这种功率曲线计算方式较为准确。
3.2叶片零位校准影响
影响风电机组风能吸收系数的主要因素为叶尖速比和桨叶角度，当桨叶角度为0°，且运行于最佳叶尖速比时机组具有最大的风能吸收系数。定检维护时，叶片校准0°不合适，影响风能吸收系数。进而导致功率曲线偏差。
3.3变频器4-20mA模拟信号影响
变频器与主控系统4-20mA反馈信号，主要有主控给定力矩、变频器反馈力矩、功率因数给定、转速等，出现偏差。从而使功率曲线出现偏差。
P = Q*n/9550 （式六） 其中：P为发电机功率，Q为转矩，n为转速。
3.4风向标的影响
机组运行时风向标跟踪稳定变化的风向，使叶轮对准风向，从而获得最大的风能。当风向标测量数据偏差时，机组偏离风向。叶轮平面与风向产生夹角&。则垂直叶轮平面的风速V=实际风速*sin&。风速变化，导致机组功率受到影响。
风向标出现卡涩，导致偏航对风角度出现偏差。由于风向标存在偏差等原因，直接导致机组在运行时，吸收的能量降低。从而影响功率曲线。3.5风速仪卡涩和风速仪参数设置不正确的影响
（1）由于风速计使用时间长，风速计轴承出现卡涩现象。严重的报“风速不一致”或“风速计结冰”。但是轻微卡涩，不触发故障。导致风速计测量数据有偏差。风速计测量的风速出现误差，直接影响机组的功率输出。
（2）不同品牌的风速仪，其增益和偏移参数不同，增益及偏移系数直接影响风速的计算和功率曲线。现场更换不同品牌备件后需要正确修改风速仪参数，使系统获得正确的风速数据。更换后的风速计与系统设置的参数，不属于同一厂家。
3.6风速仪1、2偏差影响
（1）由于风速计1与风速计2之间所测风速相差较大，导致影响实际风速的测量。
（2）由于风速计运行时间较长，容易造成风速计老化而产生轴承卡涩，导致风速计频繁报风速计结冰故障，致使测量值与实际值偏差较大。因为公式中风能功率与风速立方成正比，检测风速与实际风速过小，影响实际的功率。
4.优化方案
4.1叶片零位校准
在风机定检过程中，增加叶片校零项目，保证三个叶片的设计最佳安装角度与轮毂刻度线严格对准，偏差小于0.5°。由于部分叶片与设计最佳安装角度不一致，叶片校准0°时应该使设计安装角度与轮毂刻度线对准。
4.2风向标校准
（1）根据定检消缺项目，依据现场实际情况，排查风向标运行情况。出现卡涩的风向标建议更换同厂家型号的风向标。
（2）对运行正常的风向标，重新零位校准。使风向标正对机舱机头，观察主控显示角度偏差在±1°以内。
（3）主控参数核对：
根据各厂家风速仪参数的偏移量，核对主控参数。
（4）制作风向标底座支架，更换雷奥和松源风向标后，采用制作的底座支架固定。避免风向标出现偏移。
4.3风速计更换和参数核对修改
（1）针对风速计卡涩引起的风速测量误差问题。建议统一更换新的同一厂家的风速计。
（2）根据机组所安装的不同厂家的风速计，核对主控系统风速计参数设定值。出现厂家和参数值不统一的进行修改。
4.4变频器4-20mA校准
在处理完毕风向标和风速计问题，通过后期观察，根据判断再进行4-20mA校准主控与变频器之间的4-20mA信号校准，确保力矩偏差在±3Nm以内。
5结论
本文通过对中广核新能源西北分公司干东一风电场133台东汽FD1500-77A型风机影响功率曲线的研究，在理论层面介绍了影响功率曲线的四个原因。结合现场实际，对133台风机实际功率曲线与理论功率曲线进行对比，主控参数进行核查，风速计1、2角度偏差进行核查等手段，得出优化功率曲线的四项举措：叶片零位校准;风向标校准;风速计更换和参數核对;变频器4-20mA校准。通过以上优化举措，对中广核新能源西北分公司干东一风电场133台风机功率曲线进行了整体优化，使干东一风电场133台风机实际功率曲线合格率达到了90%以上。
参考文献
[1] 王志新， 张华强. 风力发电技术与功率控制策略研究[J]. 自动化仪表， 2008， 29（11）：1-6.
[2]张课. 基于叶尖速比控制的风力发电的最大风能捕获分析[J]. 科技信息， 2012（2）：10-10.
[3]柯拥勤. 风电场风速及风电功率预测研究[D]. 华北电力大学， 2012.
关键字：风力发电机组;功率曲线;优化方案
Optimization of Power Curve of Wind Turbine
（ CGNNE gansu branch Daliang and Gandong no.1 Wind Farm Jiuquan City Gansu Province）
This paper mainly takes the 133 Dongqi FD1500-77A fan power curves of Gandong No. 1 wind farm as the research object. According to the wind power formula， the main factors of the wind power failure are the blade angle calibration， the generator torque and the speed calibration deviation. Wind vane problem to optimize wind turbine power curve
Keywords：wind turbine;Power curve; Optimize Program
1.前言
中广核新能源西北分公司干东一风电场安装有133台东汽FD1500-77A风力发电机组，采用巴赫曼主控制系统系统，至今已运行超过九年。随着风机运行时间的增加，单台风机功率曲线与理论值不达标的问题日益突出，为此，本文就东汽巴赫曼系统单台风机功率曲线不达标进行优化。
2.风能功率介绍
风能的功率为：（式一）
单位时间内，风力质量：（式二）。
所以风功率：（式三）。
其中：为风功率;为空气密度;为机组叶轮的扫风面积;为风速。
而风力发电机组的功率：（式四）
其中：为风力发电机组的功率;为风能吸收系数;为机组效率。
从式四可以看出，风力发电机组功率的功率和空气密度、叶轮的扫风面积、风速、风能吸收系数和机组效率有关。
3.影响功率曲线原因
3.1密度对功率曲线的影响
根据 （为空气气压（单位Pa）（式五）;
为绝对热力学温度（单位K，即摄氏温度加上273K）;
为空气的比气体常数，对于干燥空气而言，=287.05J/kg*K）可算出中广核干东一的空气平均密度为1.09kg/m?，所以现场以1.09kg/m?密度对的应功率曲线作为参考，来调整功率曲线。
干东巴赫曼控制系统，功率曲线计算，采用控制算法。根据实时温度的变化，计算密度值。通过密度和风速的变化，计算不同风速和密度下的功率曲线。相对而言，这种功率曲线计算方式较为准确。
3.2叶片零位校准影响
影响风电机组风能吸收系数的主要因素为叶尖速比和桨叶角度，当桨叶角度为0°，且运行于最佳叶尖速比时机组具有最大的风能吸收系数。定检维护时，叶片校准0°不合适，影响风能吸收系数。进而导致功率曲线偏差。
3.3变频器4-20mA模拟信号影响
变频器与主控系统4-20mA反馈信号，主要有主控给定力矩、变频器反馈力矩、功率因数给定、转速等，出现偏差。从而使功率曲线出现偏差。
P = Q*n/9550 （式六） 其中：P为发电机功率，Q为转矩，n为转速。
3.4风向标的影响
机组运行时风向标跟踪稳定变化的风向，使叶轮对准风向，从而获得最大的风能。当风向标测量数据偏差时，机组偏离风向。叶轮平面与风向产生夹角&。则垂直叶轮平面的风速V=实际风速*sin&。风速变化，导致机组功率受到影响。
风向标出现卡涩，导致偏航对风角度出现偏差。由于风向标存在偏差等原因，直接导致机组在运行时，吸收的能量降低。从而影响功率曲线。3.5风速仪卡涩和风速仪参数设置不正确的影响
（1）由于风速计使用时间长，风速计轴承出现卡涩现象。严重的报“风速不一致”或“风速计结冰”。但是轻微卡涩，不触发故障。导致风速计测量数据有偏差。风速计测量的风速出现误差，直接影响机组的功率输出。
（2）不同品牌的风速仪，其增益和偏移参数不同，增益及偏移系数直接影响风速的计算和功率曲线。现场更换不同品牌备件后需要正确修改风速仪参数，使系统获得正确的风速数据。更换后的风速计与系统设置的参数，不属于同一厂家。
3.6风速仪1、2偏差影响
（1）由于风速计1与风速计2之间所测风速相差较大，导致影响实际风速的测量。
（2）由于风速计运行时间较长，容易造成风速计老化而产生轴承卡涩，导致风速计频繁报风速计结冰故障，致使测量值与实际值偏差较大。因为公式中风能功率与风速立方成正比，检测风速与实际风速过小，影响实际的功率。
4.优化方案
4.1叶片零位校准
在风机定检过程中，增加叶片校零项目，保证三个叶片的设计最佳安装角度与轮毂刻度线严格对准，偏差小于0.5°。由于部分叶片与设计最佳安装角度不一致，叶片校准0°时应该使设计安装角度与轮毂刻度线对准。
4.2风向标校准
（1）根据定检消缺项目，依据现场实际情况，排查风向标运行情况。出现卡涩的风向标建议更换同厂家型号的风向标。
（2）对运行正常的风向标，重新零位校准。使风向标正对机舱机头，观察主控显示角度偏差在±1°以内。
（3）主控参数核对：
根据各厂家风速仪参数的偏移量，核对主控参数。
（4）制作风向标底座支架，更换雷奥和松源风向标后，采用制作的底座支架固定。避免风向标出现偏移。
4.3风速计更换和参数核对修改
（1）针对风速计卡涩引起的风速测量误差问题。建议统一更换新的同一厂家的风速计。
（2）根据机组所安装的不同厂家的风速计，核对主控系统风速计参数设定值。出现厂家和参数值不统一的进行修改。
4.4变频器4-20mA校准
在处理完毕风向标和风速计问题，通过后期观察，根据判断再进行4-20mA校准主控与变频器之间的4-20mA信号校准，确保力矩偏差在±3Nm以内。
5结论
本文通过对中广核新能源西北分公司干东一风电场133台东汽FD1500-77A型风机影响功率曲线的研究，在理论层面介绍了影响功率曲线的四个原因。结合现场实际，对133台风机实际功率曲线与理论功率曲线进行对比，主控参数进行核查，风速计1、2角度偏差进行核查等手段，得出优化功率曲线的四项举措：叶片零位校准;风向标校准;风速计更换和参數核对;变频器4-20mA校准。通过以上优化举措，对中广核新能源西北分公司干东一风电场133台风机功率曲线进行了整体优化，使干东一风电场133台风机实际功率曲线合格率达到了90%以上。
参考文献
[1] 王志新， 张华强. 风力发电技术与功率控制策略研究[J]. 自动化仪表， 2008， 29（11）：1-6.
[2]张课. 基于叶尖速比控制的风力发电的最大风能捕获分析[J]. 科技信息， 2012（2）：10-10.
[3]柯拥勤. 风电场风速及风电功率预测研究[D]. 华北电力大学， 2012.