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浅谈风向标对测风数据的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2023-02-11   来源:海上风电   作者:风力发电   浏览次数:85
核心提示:当对风场的产能进行评估时,最关键的因素就是测风数据。测风的不确定性将直接反映到对风场评估的不确定性上。从财务的角度讲,可以直接翻译成财务风险和更高的发电成本。相关的实践经验告诉我们,如果在认真的工作过程中我们可以降低风电投资风险。 风机发电量大约于平均风速的三次方成正比。即如果平均风速差3%,侧发电量差约9%,而9%的利润差异对财务来讲无疑是巨大的。对于7.5米每秒平均风速的风场,3%的差别仅有0.225米每秒!令各位没想到的是,我查阅网上和所见过的测风塔真正合格的,误差何止3%. 就设备来说我们先从杯式

   

当对风场的产能进行评估时,最关键的因素就是测风数据。
测风的不确定性将直接反映到对风场评估的不确定性上。
从财务的角度讲,可以直接翻译成财务风险和更高的发电成本。
相关的实践经验告诉我们,如果在认真的工作过程中我们可以降低风电投资风险。
风机发电量大约于平均风速的三次方成正比。
即如果平均风速差3%,侧发电量差约9%,而9%的利润差异对财务来讲无疑是巨大的。
对于7.5米每秒平均风速的风场,3%的差别仅有0.225米每秒!令各位没想到的是,我查阅网上和所见过的测风塔真正合格的,误差何止3%. 就设备来说我们先从杯式风速仪说起,在分析杯式测风仪的行为特性时,应该首先对其空气动力学、惯性和摩擦效应有一定了解。
在所有杯式测风仪中三个杯体的可以降低转矩波动(在物理学里,作用力使物体绕着转动轴或支点转动的趋向,称为力矩。
转动力矩又称为转矩。
力矩能够使物体改变其旋转运动)但是两个杯体的测风仪更便于分析。
1、从式中可以看出假设在自由风速U下,杯式风速仪以角速度 旋转,则动气动力施加的转矩为:M_A=1/2 rpAC_dv (U-rω)^2-1/2 rpAC_dv (U-rω)^2 1式式中 A----杯体迎风面面积 p ----空气密度 C_dv和C_dx ----杯体凹面和凸面的拖曳系数。
(表示动量向地面传输效应的无量纲数Cd。
)稳定状态下转矩平衡 ,则方程简化为C_dv (U-rω)^2=C_dx (U-rω)^2 2式定义λ和μ分别为速度比和拖曳系数比 λ=rω/U 3式 μ=C_dv/C_dx 4式则公式2可以写成二次方程形式,其解为λ=(μ+1)/(μ-1) √((〖(μ+1)/(μ-1))〗^2-1) 5式我们知道相应的之后,有5式可以得出最后的速度比。
该式从理论上说明了杯式风速仪对风速的线性敏感度,且速度比不仅与杯体的拖曳特性有关,与杯体的大小无关。
2、切变气流下的气动平衡如果杯式风速仪旋转体迎风面上的气流不均匀,即存在切变气流,测量的并非是中点的平均风速,而是高估了平均风速。
如果旋转体两侧的风速相差0.4%,那么实测风速将比中点风速高约0.7%。
3、距离常数风速仪响应62.3%风速变化所需的时间内,通过风速仪的气流长度,定义为风速仪的距离常数。
应用于风电领域的杯式风速仪的距离常数应该在2.0-3.5m之间。
实际上风速仪没有固定的距离常数,为了一个大概的描述风速仪响应的能力相对指标。
距离常数的定义意味着杯式风速仪在高风速下对湍流更加敏感,不同的设备距离常数的设定也是不同的。
4摩擦效应杯式风速仪的机械旋转机构是有一定摩擦力的,使旋转速度 与风速U不在线性相关。
摩擦力作用为(1) 增加了标定的偏差项(2) 改变了零摩擦时的总体线性趋势(3) 增加了风速仪的非线性特质(这些“非线性特质”)会影响描绘经济现象的统计模型)杯式风速仪标定对数据测量的准确度也是有影响,在使用前每个杯式风速仪都应该单独标定。
由于测风期间轴承等相关机械和电子部件的磨损,在一年的测风过程中,其特性和测量准确度已经和开始不同,因此现场一年测风结束后要重新标定或者重新验证,与新标定的风速仪在现场进行对比分析。
如果后期还要继续测风,最好在每六个月进行一次重新标定。
在标定过程中都是静态标定并不一定能确保现场测量的准确度。
真实的大气流并非是静态的,湍流和入流角的变化都能导致测量错误和不确定性。
杯式测风仪3方面我们一定注意,(1) 对风速垂直分量的非理想敏感度;(2) 湍流风况下的过速效应;(3) 湍流风况下的动态滤过效应。
由于地面对气流的扰动,上述这些效应在复杂地形时更加突出,平缓的地形也不容忽视。
现在杯式风速仪在风电领域广泛使用,杯式风速仪更适合平均风速的定义,价格也比较便宜。
杯式测风仪也存在先天的缺陷(1) 对水平面外功角不敏感,即只测量水平方向的风速风量,称之为垂直敏感度(2) 动态响应即由于惯性存在导致风杯转速与实际风速变化延迟(3) 非线性的标定特性和由机械摩擦或风杯的形状引起的标定误差(4) 水平方向标定敏感度不同,由于几何形状不对称性导致旋转体响应性和垂直敏感度不佳目前还没有一个队杯式测风仪的分类标准体系。
所以杯式测风仪在选择的时候注意两点一是该测风仪是否符合电厂的场景二是该风速仪的内部不确定性。
设计质量不好的风向标设计质量好的风向标通过上述的对风杯式测风仪的概述和图片对比我想大家应该初步了解了风速仪的大致情况,测风塔虽小但是其设计和安装直接影响前期数据的准确度。

 
关键词: 风电叶片 风电塔筒
 
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