风力发电机组塔架净空优化的变桨控制方法

杨娟霞，李强，赵树椿，肖飞

（北京金风科创风电设备有限公司，北京 100176）

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风电是实现绿色低碳发展和生态文明建设目标的关键支撑。2020年“风能北京宣言”中指出，在“十四五”规划中，须为风电设定与碳中和国家战略相适应的发展空间：保证年均新增装机5000万千瓦以上。2025年后，中国风电年均新增装机容量应不低于6000万千瓦，到2030年至少达到8亿千瓦，到2060年至少达到30亿千瓦[1]。提升技术经济竞争力是风电实现规模化、平价化发展的主要方法，高可靠性和低度电成本是评价风力发电机组竞争力的重要指标。更大叶轮直径，轻量化叶片是降低机组成本的有效手段，同时也面临着严峻的挑战，在极端风况下，长柔叶片的形变更大，增大了叶片塔架碰撞的概率。因此，塔架净空是长柔叶片开发中考虑的关键因素。

针对长柔叶片的塔架净空约束问题，国内外学者从不同的角度探索了保护优化方案。文献［2］从基于可靠性的风机设计角度阐述了概率方法的应用，包括关键失效模式极限状态的建模、不确定参数的随机模型、可靠性估计方法等方面，和传统的设计方法IEC61400-1[3]相比，是一种更经济的设计方法。针对塔架净空的保护也有相关的方案：文献［4］通过传感器测量出叶尖在面外的形变，作为控制系统的反馈信号，设计了独立变桨算法，不仅可以提升净空，还可以降低机组关键部件的疲劳载荷。专利［5］中根据测量的机组运行值和叶片负载值估算塔架净空，当检测到塔架净空低于某个阈值时，为三个不同的桨距设置提供单独的桨距指令以避免极小净空事件发生。……