叶片安装误差对风电机组性能影响的研究

　　五、 安装角变化对年发电量的影响
　　对风电机组功率曲线连同每小时平均风速的威布尔进行积分，可以求出年发电量。威布尔分布由式(16 )定义： 　　式中F是风速V的累积分布，其概率密度f(V) 由式(17)给出： 　　式中，k—威布尔分布的形状系数，c—尺度系数。
　　本文以上述3MW 变速变桨型水平轴风电机组为例，k 取2，c 取1，年平均风速为8.5m/s 。
　　年发电量按式(18 )计算： 　　其中，P(V)= 功率曲线，是风速的函数，N0 = 8760h/ 年。
　　所得的结果再与风电机组可利用率相乘(本文取95% )，根据静态功率曲线，分别得到安装角在0°与2°时的年发电量：
　　E(0°) =11.1178GWh
　　E(2°) =10.7169GWh
　　从上面计算的数值可看到，叶片安装角在2°情况下风电机组损失的年发电量为安装角为0°时的3.6% 。
　　基于GL2010 规范，选取正常发电时的设计工况，在Bladed 软件中可获得动态功率曲线，由此可计算得到在动态功率曲线下叶片安装角为0°和2°时的年发电量，如图5 所示。
　　六、安装角变化对叶片转矩的影响
　　图6 为不同安装角下风电机组叶片转矩随时间的变化曲线图，图6b 为图6a 的稳态放大过程图。从图6 可以看出，风电机组的叶片承受周期性的交变力矩，且波动量较大。随着安装误差的增大，计算模型的总转矩极值发生变化，计算模型的总转矩在安装角为0°时达到最大，随着安装角的增加，叶片的总转矩有明显下降的趋势。
　　结语
　　(1)基于叶素动量理论及其修正理论，以某3MW 风电机组为例，在GH -Bladed 软件中模拟了叶片安装角在-2°、0°、2°情况下，叶片安装误差对风电机组升阻力系数、风能利用系数、功率等性能参数引起变化的情况。
　　(2)从仿真结果分析得到风电机组安装角改变2°时，导致风电机组输出功率在额定风速以下每个风速段上有8% 左右的损失。
　　(3)研究了叶片安装误差导致翼型的气动性能降低，使输出功率减少，进而使年发电量降低。
　　(4)基于转矩计算数学模型，采用GH -Bladed 软件得到叶片在0°、2°、4°转矩的变化情况，随着安装角的增加，叶片的总转矩有明显下降的趋势。