风力发电机功率损失检测的挑战：叶片侵蚀、湍流和时间平均的影响

摘要整理

建立叶片前缘侵蚀（LEE）与运行风力发电机性能之间的明确关联具有挑战性，因为涉及多种因素的复杂相互作用。本研究采用气动弹性仿真方法，联合研究了LEE、湍流强度（TI）和时间平均数据处理技术的综合影响，揭示了这些因素如何掩盖侵蚀效应。研究基于海上原始设备制造商（OEM）提供的气动弹性模型，模拟了多种工况。通过改变翼型特性中的粗糙度等级来模拟不同程度的侵蚀，并在不同风速下变化湍流强度。研究结果表明，在给定场址条件下，即使轻微的模拟侵蚀在6% TI条件下也会使年发电量（AEP）降低0.82%，而更严重的侵蚀导致AEP下降1.46%。湍流强度升高会加剧这些损失，15% TI条件下侵蚀叶片的AEP最多下降2.14%，使得难以区分叶片侵蚀和湍流强度对涡轮机性能的影响。这些影响在平均风速较低的场址最为显著。此外，TI水平与随风速变化的较长时间平均周期之间的相互作用会掩盖LEE对短期功率波动的真实影响。研究建议10 min时间平均周期会掩盖性能特征，分析1 s等更短时间周期的非定常转子数据更为可取。该研究强调了在考虑各种影响因素背景下，叶片状况对准确AEP评估、性能监测和改进运行风力发电机设计的重要意义。

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