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时间:2020-03-25
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1、风力发电中风速测量技术的发展程启明,等风力发电中风速测量技术的发展DevelopmentofWindSpeedMeasuringTechnologiesinWindPowerGeneration程启叨程尹曼汪明锔互唠整(上海电力学院电力与自动化学院,上海200090)摘要:风速的准确测量是风力发电运行控制的基础。介绍了多种当前常见的风速测量仪器的工作原理,比较了它们的特点,并给出了各种仪器的适用范围;同时,还叙述了近年来发展起来的Kalm蛐滤波器、神经网络和支持向量机等风速软测量方法。这对风速测最仪的选择和研究具有一定的参考
2、指导价值。关键词:风力发电风速测量风速传感器软测量发展趋势中图分类号:TF29文献标志码:AAb!咖帆:Accuratemeasurementofthewindspeedisthebasisofoperationandcontrolforwindgeneration.Theoperationalprinciplesofvail·OU8commonlyusedwindspeedmeasuringinstrumentsareintroduced。theirfeaturesalecompared。andtheapplicables
3、copesalegiven.Ined-dition.thesoftsensingmethodsdevelopedinrecentyearsarealsopresent。e.g.Kalmanfdter,neuralnetworkandsupportvectormachine。ctc.Itprovidescertainreferenceandguidanceinselectingandresearchingmeasuringinstrumentsforwindspeed.Keywords:WindpowergenerationW
4、indspeedmeasurementWindspeedscnsorSoftsensingDevelopingtrend0引言自20世纪80年代后期以来,风力发电取得了飞速的发展,特别是20世纪90年代以后发展起来的变距风力发电机组,它把风速信号作为控制系统的输入变量来进行转速和功率控制⋯。当风速低于额定风速时,机组能跟踪最佳功率曲线,使机组具有最高的风能转换效率;而当风速高于额定风速时,应增加传动系统的柔性,使机组功率输出更加稳定。由于风能具有很高的不确定性,因此,要想很好地控制风机发电,使之跟随风速的变化而获取最大发电功
5、率并降低成本,就必须准确及时地测出风速,并对风机进行相应的控制。目前,世界上风力发电机可利用的风速范围在3—25m/s左右,所以,测速传感器测量风速至少要大于30m/s;而风速变化要求传感器反应时间不能低于1s;另外还要求其具有功耗低、可维护性好、寿命长等特点。目前测量风速的方法有很多口。-,本文将详细介绍当前各种风速传感器的原理、技术特点与适用范围。1常用的风速测量仪器目前,常用的风速传感器测量仪器有风杯风速仪、上海市教育委员会重点学科建设基金资助项目(编号:J51301);上海市教育委员会重点科研基金资助项目(缡号:06
6、ZZ69)。修改稿收到日期:2010一Ol—Ol。第一作者程启明,男,1965年生。1988年毕业于浙江大学电子工程系,获硕士学位,教授;主要从事智能控制、电厂自动化等方面的研究。《:自动化仪表》第31卷第7期2010年7月毕托管(或称皮托管)风速仪"“】、热线热膜风速仪¨。8o、超声波测风仪一1、激光多普勒测速仪和粒子成像速度场仪等¨””J。1.1风杯风速仪目前在风力发电机中,风杯风速仪CA(cupaIle-mometer)是一种较常用的测风仪器b1。风杯风速仪的感应部分一般由3—4个半球形或抛物锥形的空心杯壳组成,杯壳固
7、定在互成120。角的三叉星形支架上或互成900角的十字形支架的等长旋臂上。杯的凹面顺着同一方向排列,整个横架则固定在能旋转的垂直轴上。由于凹面和凸面所受的风的压力不相等,风杯在受到扭力作用时开始旋转,它的转速与风速呈一定的关系。当风杯转动时,通过多齿转盘下面的光敏三极管就能测出风速值,而与风杯配套的风向传感器可测量风向,它的感应元件为单板风向标组件。采用风杯风速仪的显著优点包括:①成本较低、使用方便,并且基本不需要维护;②转速与风速基本上为线性关系;③抗强风能力强;④配合风向标可测风速和风向。但是,该方法也存在以下不足:①机
8、械装置体积较大,转动惯性会引起迟滞效应,响应速度慢,适合精度要求较低的场合;②存在转动部件,容易产生磨损;③机械结构可能受到恶劣天气的损害,沙尘和盐雾也会对其造成腐蚀;④由于摩擦的存在,低于启动值的风速将不能驱动螺旋桨或者风杯进行旋转,因此,低于启动风速的微风将无法测量。1风力发电中风速测
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