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[摘 要]风电机组特有的总架构内，采纳优化组合，提升了平日之中的运行水准，提升宏观范畴内的风电场成效。风电机组架构之中的叶片，是建构机组必备的配件，占到总耗费的25%，叶片紧密关联着各时段的运转成效。本文辨识了不同荷载态势下的机组工况，量化了各时段的叶片损耗。经过探究可得，叶片平日之中的缓慢损耗，会缩减通常情形下的叶片寿命。为此，有必要经由探究及摸索，采纳优化途径，有效保护叶片。
[关键词]风电机组；叶片；优化方式
中图分类号：TM761.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）39-0263-01
风电机组衔接着的配套叶片，在不同荷载态势下，受力也会带有差异。经过量化探究，辨析了精准的损伤量，解析了深层级的关联。风电机组特有的叶片损伤，建构了数学模型。采纳优化运算，结合设定好的负荷调度、预测得来的功率数值，实现最小范畴的叶片损伤。风电场之中，应当采纳带有优化特性的最优调度模型。满足负荷时，应能缩减总体范畴的启停次数，拓展机组年限。经过查验运算，表明了优化路径的成效性。
一、辨析工况影响
（一）叶根必备力矩
常规发电时，各类风速情形下的载荷循环，对比这种态势下的风轮旋转速率，应当凸显一致性。叶片固有的载荷，将会随同这一时段的风速递增而递增。然而，达到设定好的满负荷，风速应能维持在某一恒定数值。常规停机时，风速对应着的各类载荷、测定的循环次数，相差应是偏小的。启动时切入风速范畴的周边凸显了偏小数值的这种载荷；过渡至常规情形，载荷循环原有的次数递减。
（二）配件疲劳年限
采纳各类工况，辨识了叶根特有的振动弯矩、对应情形下的循环次数。发电机组这一框架的叶根之处，摆动力矩紧密关涉各类工况态势下的叶片损伤。通过辨析可知，最小数值的这类损伤，凸显为空转情形；对应最大损伤，是满负荷态势下的相关工况。常规发电之时，伴随功率递增，叶片表征的损伤也渐渐递增。若超出了拟定好的额定风速，那么叶片产生出来的总损伤，也会变得很小。
具体公式为：minf=。在这之中，f表征总体范畴的损伤量，t表征耗费的时间周期，n代表筛选的机组总台数。uxt的乘积表征机械损失特有的总量。1代表体系处于常规运行之中。
二、总体优化思路
（一）拟定目标函数
按照测定数值，可以判别风电机组范畴中的叶片损伤，尤其根部表征出来的机械损伤。常规发电时、机组启停时、停机时段中、空转状态下，都可测得这样的损伤。按照测算得来的功率数值、宏观架构下的电网调度，计算得到最小范畴的机械损伤。这样做，缩减了冗余范畴的叶片运行，还能规避频繁态势下的机组启停。
（二）设定组合约束
风电机组拟定好的组合约束，包含机组出力特有的上下限、平日之中的负荷调度、最大范畴的功率变更。风电场特有的并网情形下、常规启停机时、风速递增情形下，风电场固有的功率将会随之变更。
机组出力关联的上下限，包含这一约束公式：≤≤。在这之中，min代表体系内的最小出力，max代表对应着的最大出力，predict代表了预测得来的功率数值。
（三）采纳遗传算法
计算依托的遗传算法，应被设定成进化算法。这类算法的本源原理，是仿照自然态势下的演化机理。具体运算时，按照拟定好的目标函数，予以自然选择、采纳变异及杂交。历经迭代进化，得来全局范畴内的最佳解答。细化的这类步骤，包含设定原有的初始群体、评价适应值、筛选群体架构内的染色体、设定新颖的调度思路、拟定约束条件。
三、设定叶片新形式
（一）选取适宜原材
风电机组衔接的若干叶片，常会采纳带有复合特性的纤维材质来制备。这种复合材质，包含某规格的增强材料、叶片必备基体、夹层添加的泡沫、某规格的胶黏剂、配套辅助原材。玻纤原材耗费的金额偏低，带有高层级的适用优势，为此现有的筛选材质，包含很多玻纤。按照织布走向，玻纤被布设在叶片架构内的铺层。玻纤原材可分成特有的单向布、对应的双向布，以及三向布。
若设定了偏长的叶片，提升原有刚度及强度，则应采纳新颖特性的纤维原材。这是因为碳纤维特有的配套材质，带有质地很轻、模量最高的凸显优势，它的特性会超出惯用的玻纤。但从现状看，考量技术及耗费金额，还没能广泛采纳。
（二）添加本体铺层
机组配套叶片，包含外侧蒙皮、衔接的主梁。在这之中，叶片固有的蒙皮供应着足量的气动，还要承担偏多的剪切载荷，以及弯曲载荷。通常情形下，外侧蒙皮含有双轴这样的复合层级，增添了初始的剪切强度。中部含有偏宽的某一空腔，常会添加夹层，提升抗扭曲这样的特性。
夹芯材质包含惯用的PVC材质、独特的木质。这种配套材质，带有最优的剪切模量；这样建构起来的垫层也会提升原有的刚度水准。叶片衔接着的主梁，荷载了偏多压力。常规配套形状，包含矩形、这个架构中的双拼槽钢。规模偏大叶片，主梁可分成腹板及搭配的梁帽。
四、选取优化实例
某一叶片铺层，参照某规格特有的商业叶片。在这之中，梁体构架采纳了惯用的矩形梁。考量设计水准，真正设计之中并没能采纳带有优越特性的碳纤材质，采纳了常规范畴的某种玻纤。截面特有的质量布设状态，包含单独叶片范疇的18吨总荷载。叶片布设方向被设定成120°，它荷载着横向架构中的总体受力。
通过工况运算，得来不同态势下的叶片疲劳。这种疲劳状态，能为总体范畴的机组状态供应可用的参照。遗传及粒子群特有的混合方式，延展了叶片年限。它建构了最大范畴的、最小范畴的损伤建模，建构了调度依托的最佳模型。优化场地架构内的风电场，缩减了电网周边潜藏着的不佳干扰，提升总体态势的竞争实力。与此同时，电网配有的旋转容量应被节省，有序缩减网损。
结语
从现状看，风电场原有的规模递增；风电机组设定好的运行时段，也在逐渐递增。这种新颖形势，添加了平日之中的修护及管控难度。采纳优化调度，应能缩减常规情形下的机组启停，缩减频繁切换，降低耗费掉的总经费。对于水平方位的这类机组，叶片荷载着的总受力会依托叶根来传递至轮毂。为此，应侧重考量叶根特有的受力情形，解析各时段的总载荷、对应着的疲劳强度。
参考文献
[1] 崔晓志，王华君.风电机组叶片加长改造的可行性及成本效益分析[J].风能，2013（11）：94-100.
[2] 张晋华，刘永前，田德等.以风电机组叶片延寿为目标的风电场优化调度[J].太阳能学报，2013，（11）：1978-1985.
[3] 张晋华，林媛媛，刘永前等.基于降低风电机组叶片损伤的风电机组组合优化[J].电力系统保护与控制，2013（20）：80-86.
[4] 李强，吴行健，孙黎翔.风电机组叶片振动液压控制设计[J].风能，2014（11）：98-101.
[5] 芮晓明，马志勇，康传明.大型风电机组叶片翼型的设计方法[J].农业机械学报，2008（02）：192-194.
[关键词]风电机组；叶片；优化方式
中图分类号：TM761.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）39-0263-01
风电机组衔接着的配套叶片，在不同荷载态势下，受力也会带有差异。经过量化探究，辨析了精准的损伤量，解析了深层级的关联。风电机组特有的叶片损伤，建构了数学模型。采纳优化运算，结合设定好的负荷调度、预测得来的功率数值，实现最小范畴的叶片损伤。风电场之中，应当采纳带有优化特性的最优调度模型。满足负荷时，应能缩减总体范畴的启停次数，拓展机组年限。经过查验运算，表明了优化路径的成效性。
一、辨析工况影响
（一）叶根必备力矩
常规发电时，各类风速情形下的载荷循环，对比这种态势下的风轮旋转速率，应当凸显一致性。叶片固有的载荷，将会随同这一时段的风速递增而递增。然而，达到设定好的满负荷，风速应能维持在某一恒定数值。常规停机时，风速对应着的各类载荷、测定的循环次数，相差应是偏小的。启动时切入风速范畴的周边凸显了偏小数值的这种载荷；过渡至常规情形，载荷循环原有的次数递减。
（二）配件疲劳年限
采纳各类工况，辨识了叶根特有的振动弯矩、对应情形下的循环次数。发电机组这一框架的叶根之处，摆动力矩紧密关涉各类工况态势下的叶片损伤。通过辨析可知，最小数值的这类损伤，凸显为空转情形；对应最大损伤，是满负荷态势下的相关工况。常规发电之时，伴随功率递增，叶片表征的损伤也渐渐递增。若超出了拟定好的额定风速，那么叶片产生出来的总损伤，也会变得很小。
具体公式为：minf=。在这之中，f表征总体范畴的损伤量，t表征耗费的时间周期，n代表筛选的机组总台数。uxt的乘积表征机械损失特有的总量。1代表体系处于常规运行之中。
二、总体优化思路
（一）拟定目标函数
按照测定数值，可以判别风电机组范畴中的叶片损伤，尤其根部表征出来的机械损伤。常规发电时、机组启停时、停机时段中、空转状态下，都可测得这样的损伤。按照测算得来的功率数值、宏观架构下的电网调度，计算得到最小范畴的机械损伤。这样做，缩减了冗余范畴的叶片运行，还能规避频繁态势下的机组启停。
（二）设定组合约束
风电机组拟定好的组合约束，包含机组出力特有的上下限、平日之中的负荷调度、最大范畴的功率变更。风电场特有的并网情形下、常规启停机时、风速递增情形下，风电场固有的功率将会随之变更。
机组出力关联的上下限，包含这一约束公式：≤≤。在这之中，min代表体系内的最小出力，max代表对应着的最大出力，predict代表了预测得来的功率数值。
（三）采纳遗传算法
计算依托的遗传算法，应被设定成进化算法。这类算法的本源原理，是仿照自然态势下的演化机理。具体运算时，按照拟定好的目标函数，予以自然选择、采纳变异及杂交。历经迭代进化，得来全局范畴内的最佳解答。细化的这类步骤，包含设定原有的初始群体、评价适应值、筛选群体架构内的染色体、设定新颖的调度思路、拟定约束条件。
三、设定叶片新形式
（一）选取适宜原材
风电机组衔接的若干叶片，常会采纳带有复合特性的纤维材质来制备。这种复合材质，包含某规格的增强材料、叶片必备基体、夹层添加的泡沫、某规格的胶黏剂、配套辅助原材。玻纤原材耗费的金额偏低，带有高层级的适用优势，为此现有的筛选材质，包含很多玻纤。按照织布走向，玻纤被布设在叶片架构内的铺层。玻纤原材可分成特有的单向布、对应的双向布，以及三向布。
若设定了偏长的叶片，提升原有刚度及强度，则应采纳新颖特性的纤维原材。这是因为碳纤维特有的配套材质，带有质地很轻、模量最高的凸显优势，它的特性会超出惯用的玻纤。但从现状看，考量技术及耗费金额，还没能广泛采纳。
（二）添加本体铺层
机组配套叶片，包含外侧蒙皮、衔接的主梁。在这之中，叶片固有的蒙皮供应着足量的气动，还要承担偏多的剪切载荷，以及弯曲载荷。通常情形下，外侧蒙皮含有双轴这样的复合层级，增添了初始的剪切强度。中部含有偏宽的某一空腔，常会添加夹层，提升抗扭曲这样的特性。
夹芯材质包含惯用的PVC材质、独特的木质。这种配套材质，带有最优的剪切模量；这样建构起来的垫层也会提升原有的刚度水准。叶片衔接着的主梁，荷载了偏多压力。常规配套形状，包含矩形、这个架构中的双拼槽钢。规模偏大叶片，主梁可分成腹板及搭配的梁帽。
四、选取优化实例
某一叶片铺层，参照某规格特有的商业叶片。在这之中，梁体构架采纳了惯用的矩形梁。考量设计水准，真正设计之中并没能采纳带有优越特性的碳纤材质，采纳了常规范畴的某种玻纤。截面特有的质量布设状态，包含单独叶片范疇的18吨总荷载。叶片布设方向被设定成120°，它荷载着横向架构中的总体受力。
通过工况运算，得来不同态势下的叶片疲劳。这种疲劳状态，能为总体范畴的机组状态供应可用的参照。遗传及粒子群特有的混合方式，延展了叶片年限。它建构了最大范畴的、最小范畴的损伤建模，建构了调度依托的最佳模型。优化场地架构内的风电场，缩减了电网周边潜藏着的不佳干扰，提升总体态势的竞争实力。与此同时，电网配有的旋转容量应被节省，有序缩减网损。
结语
从现状看，风电场原有的规模递增；风电机组设定好的运行时段，也在逐渐递增。这种新颖形势，添加了平日之中的修护及管控难度。采纳优化调度，应能缩减常规情形下的机组启停，缩减频繁切换，降低耗费掉的总经费。对于水平方位的这类机组，叶片荷载着的总受力会依托叶根来传递至轮毂。为此，应侧重考量叶根特有的受力情形，解析各时段的总载荷、对应着的疲劳强度。
参考文献
[1] 崔晓志，王华君.风电机组叶片加长改造的可行性及成本效益分析[J].风能，2013（11）：94-100.
[2] 张晋华，刘永前，田德等.以风电机组叶片延寿为目标的风电场优化调度[J].太阳能学报，2013，（11）：1978-1985.
[3] 张晋华，林媛媛，刘永前等.基于降低风电机组叶片损伤的风电机组组合优化[J].电力系统保护与控制，2013（20）：80-86.
[4] 李强，吴行健，孙黎翔.风电机组叶片振动液压控制设计[J].风能，2014（11）：98-101.
[5] 芮晓明，马志勇，康传明.大型风电机组叶片翼型的设计方法[J].农业机械学报，2008（02）：192-194.