[发明专利]一种基于能量成本的风力发电机参数优化方法

权利要求书

1.一种基于能量成本的风力发电机参数优化方法，其特征在于方法步骤如下：

1)选择风力发电机输出功率模型，风力发电机输出功率模型包括风力发电机年产电量模型和风力发电机成本模型，利用风力发电机年产电量模型对风力发电机的年产电量进行计算，同时利用风力发电机成本模型计算风力发电机的成本；

所述步骤1)中，利用风力发电机年产电量模型对风力发电机的年产电量进行计算，具体为：

1.1)将风力发电机的输出功率随风速变化分为四个区域，形成变速风力发电机：

a)风速小于切入风速时，风力发电机没有功率输出；

b)风速介于切入风速和额定风速之间，风力发电机的输出功率处于非额定功率；

c)风速介于额定风速和切出风速之间，风力发电机的输出功率维持在额定功率；

d)风速大于切出风速时，风力发电机没有功率输出；

所述变速风力发电机的输出功率P表示为：

其中，υ表示风速，υ_c为切入风速，υ_r为额定风速，υ_f为切出风速，P_r为额定功率，P(υ)为非额定功率；

1.2)采用以下公式以风速概率分布作为威布尔分布计算风速概率，表示为：

其中，c为尺度参数，k为形状参数，f(υ)表示风速v的概率；

采用以下公式计算风力发电机的尺度参数c和形状参数k，计算为：

其中，H表示风力发电机的塔高高度，c₀、k₀分别是参考高度H₀时的尺度参数和形状参数，H₀表示参考高度，α为风切变系数；

风切变系数α计算为：

所述的风力发电机的塔高高度H采用以下公式计算：

H＝KR

其中，K为塔高系数，R为风力发电机的叶片半径；

1.3)结合风力发电机的输出功率与风速概率分布，采用以下公式计算获得风力发电机的平均功率

1.4)采用以下公式计算风力发电机年产电量AEP：

其中，μ为风力发电机的损失值，T为一年当中风力发电机的运行时间；

2)综合年产电量与成本计算确定风力发电机的能量成本，从而建立风力发电机能量成本模型；

3)对风力发电机的叶片半径进行计算，将风力发电机能量成本模型简化成关于额定风速与额定功率的函数；

所述步骤3)中，采用以下公式计算风力发电机成本模型中风力发电机的叶片半径R：

其中，ρ为空气密度，C_p为叶片的功率系数，η_g为风力发电机齿轮箱的满载效率，η_f为风力发电机的满载效率；叶片的功率系数C_p为定值；

4)根据用户预设的额定风速与额定功率的变化范围和额定风速与额定功率每次的变化幅度，计算在不同额定风速与额定功率下的能量成本，从中选取使得能量成本最小的额定风速与额定功率，作为得到最佳的额定风速、额定功率。

2.根据权利要求1所述的一种基于能量成本的风力发电机参数优化方法，其特征在于：所述步骤1.1)的非额定功率P(υ)采用多项式曲线、四参数逻辑函数或者五参数逻辑函数表示，通过已知采集数据进行拟合计算获得，并且满足条件P(υ_c)＝0，P(υ_r)＝P_r，P_r表示额定功率。