本發(fā)明涉及新能源發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)電機(jī)組功率特性評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

風(fēng)電機(jī)組功率特性是風(fēng)電機(jī)組直接與發(fā)電量相關(guān)的重要性能指標(biāo)之一，它反映了自由流風(fēng)速與風(fēng)電機(jī)組輸出凈功率之間的關(guān)系。風(fēng)電機(jī)組功率特性差就表示相同容量的風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量低，意味著投資商得不到應(yīng)有的回報(bào)，所以功率特性受到風(fēng)電機(jī)組制造商和風(fēng)電場開發(fā)商的極大關(guān)注。

風(fēng)電機(jī)組功率特性測(cè)試是獲得風(fēng)電機(jī)組這一性能指標(biāo)最直接的方法，GB/T18451.2-2012《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率特性測(cè)試》和IEC 61400-12-2：2013《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基于機(jī)艙風(fēng)速計(jì)法的功率特性測(cè)試》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了開展風(fēng)電機(jī)組功率特性測(cè)試的方法，但依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開展功率特性測(cè)試至少需要3個(gè)月左右的時(shí)間，而國內(nèi)有20多家風(fēng)電機(jī)組制造商，新機(jī)型層出不窮，且大量風(fēng)電機(jī)組面臨出質(zhì)保驗(yàn)收，對(duì)風(fēng)電機(jī)組功率特性評(píng)價(jià)的需求量非常大，迫切需要一種便捷經(jīng)濟(jì)的方法對(duì)風(fēng)電機(jī)組功率特性進(jìn)行初步評(píng)價(jià)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供的一種風(fēng)電機(jī)組功率特性評(píng)價(jià)方法，該方法經(jīng)濟(jì)且高效地針對(duì)風(fēng)電機(jī)組功率特性曲線進(jìn)行評(píng)價(jià)，充分利用現(xiàn)有的風(fēng)電機(jī)組主控制系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)電場中所有同型號(hào)風(fēng)電機(jī)組的功率特性評(píng)價(jià)；既保證了準(zhǔn)確性，同時(shí)保證了測(cè)試效率，將測(cè)試時(shí)間控制在1個(gè)月之內(nèi)；進(jìn)而保證了風(fēng)電機(jī)組的可靠運(yùn)行及其高效利用率。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種風(fēng)電機(jī)組功率特性評(píng)價(jià)方法，所述方法用于評(píng)價(jià)風(fēng)電場中的風(fēng)電機(jī)組的功率特性；所述風(fēng)電機(jī)組與風(fēng)電機(jī)組主控制系統(tǒng)及風(fēng)電機(jī)組控制器連接,對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組的功率特性進(jìn)行評(píng)價(jià)；所述方法包括如下步驟：

步驟1.驗(yàn)證風(fēng)電機(jī)組主控運(yùn)行數(shù)據(jù)；

步驟2.修正機(jī)艙風(fēng)速數(shù)據(jù)；

步驟3.計(jì)算得到風(fēng)電機(jī)組功率曲線及功率曲線保證值，得到風(fēng)電機(jī)組功率特性評(píng)價(jià)結(jié)果。

優(yōu)選的，所述步驟1包括：

1-1.所述風(fēng)電機(jī)組主控制系統(tǒng)輸出主控運(yùn)行數(shù)據(jù)作為理論數(shù)據(jù)，所述主控運(yùn)行數(shù)據(jù)包括機(jī)艙風(fēng)速和輸出功率信號(hào)；

1-2.驗(yàn)證所述主控運(yùn)行數(shù)據(jù)與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)是否相同；

若是，則進(jìn)入步驟2；

若否，則進(jìn)入1-3；

1-3.核查風(fēng)電機(jī)組控制器信號(hào)的輸入和輸出，并控制所述主控制系統(tǒng)修正所述風(fēng)電機(jī)組控制器信號(hào)；返回1-1。

優(yōu)選的，所述步驟2包括：

2-1.判斷當(dāng)前是否已獲取經(jīng)認(rèn)證的機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)；

若是，則直接使用所述經(jīng)認(rèn)證的機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)修正機(jī)艙風(fēng)速數(shù)據(jù)；

若否，則進(jìn)入2-2；

2-2.選擇風(fēng)電場中的典型風(fēng)電機(jī)組；

2-3.在2至4倍的所述典型風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪直徑范圍內(nèi)設(shè)立測(cè)風(fēng)塔，并在所述測(cè)風(fēng)塔上測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向信號(hào)；

2-4.取測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向信號(hào)數(shù)據(jù)的2分鐘的內(nèi)的平均值，以機(jī)艙風(fēng)速為自變量，測(cè)量風(fēng)速為因變量；風(fēng)速范圍按照機(jī)艙風(fēng)速劃分為以0.5m/s整數(shù)倍的風(fēng)速為中心，劃分出左右各0.25m/s的連續(xù)區(qū)間；且所述區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)包括從切入風(fēng)速以下1m/s到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組額定功率85％對(duì)應(yīng)風(fēng)速的1.5倍；直到每個(gè)所述區(qū)間內(nèi)至少有3個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)入2-5；

2-5.通過擬合得出分區(qū)間數(shù)學(xué)函數(shù)表示的機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)，所述機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)為每個(gè)區(qū)間內(nèi)機(jī)艙風(fēng)速作為測(cè)量風(fēng)速的函數(shù)；

2-6.計(jì)算得到自由流風(fēng)速。

優(yōu)選的，所述2-3中的所述在所述測(cè)風(fēng)塔上測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向信號(hào)包括：

在所述測(cè)風(fēng)塔上安裝杯式風(fēng)速計(jì)及風(fēng)向標(biāo)，所述杯式風(fēng)速計(jì)及風(fēng)向標(biāo)測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向信號(hào)；

或在所述測(cè)風(fēng)塔上安裝雷達(dá)測(cè)風(fēng)儀，所述雷達(dá)測(cè)風(fēng)儀測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向信號(hào)。

優(yōu)選的，所述2-6包括：

根據(jù)所述機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)，計(jì)算采用實(shí)測(cè)機(jī)艙風(fēng)速和測(cè)風(fēng)塔風(fēng)速估算并針對(duì)地形引起的氣流畸變修正后的自由流風(fēng)速V_free：

式(1)中：V_nacelle為每個(gè)區(qū)間內(nèi)機(jī)艙風(fēng)速；V_m為測(cè)量風(fēng)速；V_nacelle,i和V_nacelle,i+1分別為區(qū)間i和區(qū)間i+1中機(jī)艙風(fēng)速的區(qū)間平均值、且通過所述機(jī)艙傳遞函數(shù)得到；V_m,i和V_m,i+1分別為區(qū)間i和區(qū)間i+1中測(cè)風(fēng)塔風(fēng)速的區(qū)間平均值、且通過機(jī)艙傳遞函數(shù)得到；V_nacelle為機(jī)艙風(fēng)速計(jì)的實(shí)測(cè)值、用于估算自由流風(fēng)速。

優(yōu)選的，所述步驟3包括：

3-1.根據(jù)修正后的風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙風(fēng)速和輸出功率，計(jì)算得到被評(píng)價(jià)風(fēng)電機(jī)組的測(cè) 量功率曲線及所述功率曲線保證值；

3-2.判斷被評(píng)價(jià)風(fēng)電機(jī)組的功率曲線保證值是否達(dá)到制造商保證的數(shù)值，并得到風(fēng)電機(jī)組功率特性評(píng)價(jià)結(jié)果。

優(yōu)選的，所述3-1包括：

a.將所有測(cè)量數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化至海平面空氣密度，并根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)大氣密度，對(duì)定槳距、定轉(zhuǎn)速的失速調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化：

式(2)中：P_n為標(biāo)準(zhǔn)化的輸出功率；P_10min為10分鐘的測(cè)量功率平均值；ρ₀為標(biāo)準(zhǔn)空氣密度；ρ_10min為10分鐘的空氣密度平均值；

其中，ρ_10min為：

式(3)中：T_10min為10分鐘的絕對(duì)氣溫平均值；B_10min為10分鐘的氣壓平均值；R₀為干燥空氣的氣體常數(shù)287.05J/(kg×K)；

b.對(duì)有功功率控制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)化：

式(4)中：V_n為標(biāo)準(zhǔn)化的風(fēng)速；V_10min為10分鐘的測(cè)量風(fēng)速平均值；

c.計(jì)算第i個(gè)區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)化的平均風(fēng)速V_i及平均輸出功率P_i為：

其中：V_n,i,j為第i個(gè)區(qū)間數(shù)組j標(biāo)準(zhǔn)化的風(fēng)速；P_n,i,j為第i個(gè)區(qū)間數(shù)組j標(biāo)準(zhǔn)化的平均輸出功率；N_i為10分鐘的第i個(gè)區(qū)間內(nèi)數(shù)組的數(shù)目；

d.測(cè)量年發(fā)電量由測(cè)量功率曲線得到；保證年發(fā)電量由合同擔(dān)保的功率曲線得到；根據(jù)下式估算年發(fā)電量AEP：

式(7)中：N_h為一年中的小時(shí)數(shù)，約為8760小時(shí)；N為區(qū)間個(gè)數(shù)；F(V)為風(fēng)速的瑞利累積概率分布函數(shù)；

其中，F(xiàn)(V)為：

式(8)中：V_ave為輪轂高度的年平均風(fēng)速；V為風(fēng)速；

e.求和初始化設(shè)置：

設(shè)置V_i-1等于V_i-0.5m/s；設(shè)置P_i-1等于0.0kW；

f.輪轂高度的年平均風(fēng)速采用風(fēng)電場項(xiàng)目工程招標(biāo)文件提供的輪轂高度風(fēng)資源數(shù)據(jù)；得到功率曲線保證值k：

k＝(AEP-測(cè)量值/AEP-保證值)×100％ (9)。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供了一種風(fēng)電機(jī)組功率特性評(píng)價(jià)方法，通過驗(yàn)證風(fēng)電機(jī)組主控運(yùn)行數(shù)據(jù)；修正機(jī)艙風(fēng)速數(shù)據(jù)；計(jì)算得到風(fēng)電機(jī)組功率曲線及功率曲線保證值，得到風(fēng)電機(jī)組功率特性評(píng)價(jià)結(jié)果。本發(fā)明提出的方法經(jīng)濟(jì)且高效地針對(duì)風(fēng)電 機(jī)組功率特性曲線進(jìn)行評(píng)價(jià)，充分利用現(xiàn)有的風(fēng)電機(jī)組主控制系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)電場中所有同型號(hào)風(fēng)電機(jī)組的功率特性評(píng)價(jià)；既保證了準(zhǔn)確性，同時(shí)保證了測(cè)試效率，將測(cè)試時(shí)間控制在1個(gè)月之內(nèi)；進(jìn)而保證了風(fēng)電機(jī)組的可靠運(yùn)行及其高效利用率。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：

1、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案中，能夠經(jīng)濟(jì)高效的針對(duì)風(fēng)電機(jī)組功率特性曲線進(jìn)行評(píng)價(jià)，一個(gè)風(fēng)電場僅需對(duì)一臺(tái)有代表性的風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行測(cè)量，充分利用現(xiàn)有的風(fēng)電機(jī)組主控制系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以對(duì)風(fēng)電場中所有同型號(hào)風(fēng)電機(jī)組的功率特性實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)。

2、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，在確定風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙傳遞函數(shù)時(shí)采用2分鐘平均數(shù)據(jù)，得到的機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)既保證了準(zhǔn)確性，同時(shí)保證了測(cè)試效率，將測(cè)試時(shí)間控制在1個(gè)月之內(nèi)。

3、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，可使用Lidar進(jìn)行機(jī)艙傳遞函數(shù)的測(cè)量，不需要設(shè)立輪轂高度的測(cè)風(fēng)塔，減少評(píng)價(jià)成本。

4、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，保證了風(fēng)電機(jī)組的可靠運(yùn)行及其高效利用率。

5、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，應(yīng)用廣泛，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種風(fēng)電機(jī)組功率特性評(píng)價(jià)方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明的評(píng)價(jià)方法中步驟1的流程示意圖；

圖3是本發(fā)明的評(píng)價(jià)方法中步驟2的流程示意圖；

圖4是本發(fā)明的評(píng)價(jià)方法中步驟3的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種風(fēng)電機(jī)組功率特性評(píng)價(jià)方法，包括如下步驟：

步驟1.驗(yàn)證風(fēng)電機(jī)組主控運(yùn)行數(shù)據(jù)；

步驟2.修正機(jī)艙風(fēng)速數(shù)據(jù)；

步驟3.計(jì)算得到風(fēng)電機(jī)組功率曲線及功率曲線保證值，得到風(fēng)電機(jī)組功率特性評(píng)價(jià)結(jié)果。

如圖2所示，步驟1包括：

1-1.風(fēng)電機(jī)組主控制系統(tǒng)導(dǎo)出主控運(yùn)行數(shù)據(jù)，主控運(yùn)行數(shù)據(jù)包括機(jī)艙風(fēng)速和輸出功率信號(hào)；

1-2.驗(yàn)證主控運(yùn)行數(shù)據(jù)與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)是否相同；

若是，則進(jìn)入步驟2；

若否，則進(jìn)入1-3；

1-3.核查風(fēng)電機(jī)組控制器信號(hào)的輸入和輸出，并控制主控制系統(tǒng)修正風(fēng)電機(jī)組控制器信號(hào)；返回1-1。

如圖3所示，步驟2包括：

2-1.判斷當(dāng)前是否已獲取經(jīng)認(rèn)證的機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)；

若是，則直接使用經(jīng)認(rèn)證的機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)修正機(jī)艙風(fēng)速數(shù)據(jù)；

若否，則進(jìn)入2-2；

2-2.選擇風(fēng)電場中的典型風(fēng)電機(jī)組；其中，典型風(fēng)電機(jī)組為風(fēng)電場中地形及風(fēng)資源具有代表性的風(fēng)電機(jī)組；

2-3.在2至4倍的典型風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪直徑范圍內(nèi)設(shè)立測(cè)風(fēng)塔，并在測(cè)風(fēng)塔上測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向信號(hào)；

2-4.取測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向信號(hào)數(shù)據(jù)的2分鐘的內(nèi)的平均值，以機(jī)艙風(fēng)速為自變量，測(cè)量風(fēng)速為因變量；風(fēng)速范圍按照機(jī)艙風(fēng)速劃分為以0.5m/s整數(shù)倍的風(fēng)速為中心，劃分出左右各0.25m/s的連續(xù)區(qū)間；且區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)包括從切入風(fēng)速以下1m/s到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組額定功率85％對(duì)應(yīng)風(fēng)速的1.5倍；直到每個(gè)區(qū)間內(nèi)至少有3個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)入2-5；

2-5.通過擬合得出分區(qū)間數(shù)學(xué)函數(shù)表示的機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)，機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)為每個(gè)區(qū)間內(nèi)機(jī)艙風(fēng)速作為測(cè)量風(fēng)速的函數(shù)；

2-6.計(jì)算得到自由流風(fēng)速。

其中，2-3中的在測(cè)風(fēng)塔上測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向信號(hào)包括：

在測(cè)風(fēng)塔上安裝杯式風(fēng)速計(jì)及風(fēng)向標(biāo)，杯式風(fēng)速計(jì)及風(fēng)向標(biāo)測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向信號(hào)；

或在測(cè)風(fēng)塔上安裝雷達(dá)測(cè)風(fēng)儀，雷達(dá)測(cè)風(fēng)儀測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向信號(hào)。

其中，2-6包括：

根據(jù)機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)，計(jì)算采用實(shí)測(cè)機(jī)艙風(fēng)速和測(cè)風(fēng)塔風(fēng)速估算并針對(duì)地形引起的氣流畸變修正后的自由流風(fēng)速V_free：

式(1)中：V_nacelle為每個(gè)區(qū)間內(nèi)機(jī)艙風(fēng)速；V_m為測(cè)量風(fēng)速；V_nacelle,i和V_nacelle,i+1分別為區(qū)間i和區(qū)間i+1中機(jī)艙風(fēng)速的區(qū)間平均值、且通過機(jī)艙傳遞函數(shù)得到；V_m,i和V_m,i+1分別為區(qū)間i和區(qū)間i+1中測(cè)風(fēng)塔風(fēng)速的區(qū)間平均值、且通過機(jī)艙傳遞函數(shù)得到；V_nacelle為機(jī)艙風(fēng)速計(jì)的實(shí)測(cè)值、用于估算自由流風(fēng)速。

如圖4所示，步驟3包括：

3-1.根據(jù)修正后的風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙風(fēng)速和輸出功率，計(jì)算得到被評(píng)價(jià)風(fēng)電機(jī)組的測(cè) 量功率曲線及功率曲線保證值；

3-2.判斷被評(píng)價(jià)風(fēng)電機(jī)組的功率曲線保證值是否達(dá)到制造商保證的數(shù)值，并得到風(fēng)電機(jī)組功率特性評(píng)價(jià)結(jié)果。

其中，3-1包括：

a.將所有測(cè)量數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化至海平面空氣密度，并根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)大氣密度，對(duì)定槳距、定轉(zhuǎn)速的失速調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化：

式(2)中：P_n為標(biāo)準(zhǔn)化的輸出功率；P_10min為10分鐘的測(cè)量功率平均值；ρ₀為標(biāo)準(zhǔn)空氣密度；ρ_10min為10分鐘的空氣密度平均值；

其中，ρ_10min為：

式(3)中：T_10min為10分鐘的絕對(duì)氣溫平均值；B_10min為10分鐘的氣壓平均值；R₀為干燥空氣的氣體常數(shù)287.05J/(kg×K)；

b.對(duì)有功功率控制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)化：

式(4)中：V_n為標(biāo)準(zhǔn)化的風(fēng)速；V_10min為10分鐘的測(cè)量風(fēng)速平均值；

c.計(jì)算第i個(gè)區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)化的平均風(fēng)速V_i及平均輸出功率P_i為：

其中：V_n,i,j為第i個(gè)區(qū)間數(shù)組j標(biāo)準(zhǔn)化的風(fēng)速；P_n,i,j為第i個(gè)區(qū)間數(shù)組j標(biāo)準(zhǔn)化的平均輸出功率；N_i為10分鐘的第i個(gè)區(qū)間內(nèi)數(shù)組的數(shù)目；

d.測(cè)量年發(fā)電量由測(cè)量功率曲線得到；保證年發(fā)電量由合同擔(dān)保的功率曲線得到；根據(jù)下式估算年發(fā)電量AEP：

式(7)中：N_h為一年中的小時(shí)數(shù)，約為8760小時(shí)；N為區(qū)間個(gè)數(shù)；F(V)為風(fēng)速的瑞利累積概率分布函數(shù)；

其中，F(xiàn)(V)為：

式(8)中：V_ave為輪轂高度的年平均風(fēng)速；V為風(fēng)速；

e.求和初始化設(shè)置：

設(shè)置V_i-1等于V_i-0.5m/s；設(shè)置P_i-1等于0.0kW；

f.輪轂高度的年平均風(fēng)速采用風(fēng)電場項(xiàng)目工程招標(biāo)文件提供的輪轂高度風(fēng)資源數(shù)據(jù)；得到功率曲線保證值k：

k＝(AEP-測(cè)量值/AEP-保證值)×100％ (9)。

本發(fā)明提供一種風(fēng)電機(jī)組功率特性評(píng)價(jià)方法的具體應(yīng)用例具體包括驗(yàn)證風(fēng)電機(jī)組主控運(yùn)行數(shù)據(jù)、修正機(jī)艙風(fēng)速、計(jì)算風(fēng)電機(jī)組功率曲線及年發(fā)電量三個(gè)階段；如下：

(一)驗(yàn)證風(fēng)電機(jī)組主控運(yùn)行數(shù)據(jù)：

由于本具體應(yīng)用例所述的評(píng)價(jià)方法需要使用風(fēng)電機(jī)組主控制系統(tǒng)導(dǎo)出的運(yùn)行數(shù)據(jù)，因此需要先對(duì)主控導(dǎo)出的機(jī)艙風(fēng)速和輸出功率信號(hào)進(jìn)行驗(yàn)證，確定機(jī)艙風(fēng)速和輸出功率與實(shí)際數(shù)據(jù)一致。應(yīng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組控制器信號(hào)的輸入和輸出進(jìn)行核查，考慮主控制系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的修正，以保證使用了正確的最終信號(hào)值。

(二)修正機(jī)艙風(fēng)速：

如果可以獲得經(jīng)認(rèn)證的機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)，可直接使用該傳遞函數(shù)修正機(jī)艙風(fēng)速。本具體應(yīng)用例重點(diǎn)描述不能提供機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)(NTF)的情況，根據(jù)本方法在某風(fēng)電場得到的機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)只適用于該風(fēng)電場同型號(hào)風(fēng)電機(jī)組。

選擇風(fēng)電場中地形及風(fēng)資源具有代表性的風(fēng)電機(jī)組，在2-4倍風(fēng)輪直徑范圍內(nèi)設(shè)立測(cè)風(fēng)塔(推薦使用2倍風(fēng)輪直徑)，測(cè)風(fēng)塔上安裝杯式風(fēng)速計(jì)及風(fēng)向標(biāo)，測(cè)量風(fēng)速風(fēng)向信號(hào)；或使用雷達(dá)測(cè)風(fēng)儀(Lidar)測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向信號(hào)。

數(shù)據(jù)分析使用測(cè)量數(shù)據(jù)的2min平均值，以機(jī)艙風(fēng)速為自變量(x軸)，測(cè)量風(fēng)速為因變量(y軸)。風(fēng)速范圍按照機(jī)艙風(fēng)速劃分為以0.5m/s整數(shù)倍的風(fēng)速為中心，左右各0.25m/s的連續(xù)區(qū)間，數(shù)據(jù)應(yīng)包括從切入風(fēng)速以下1m/s到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組額定功率85％對(duì)應(yīng)風(fēng)速的1.5倍。當(dāng)每個(gè)區(qū)間內(nèi)至少有3個(gè)數(shù)據(jù)，視為數(shù)據(jù)量滿足要求。

其中，NTF定義為每個(gè)區(qū)間內(nèi)機(jī)艙風(fēng)速(V_nacelle)作為測(cè)量風(fēng)速(V_m)的函數(shù)。NTF只在最低風(fēng)速區(qū)間至最高風(fēng)速區(qū)間內(nèi)有效，不允許進(jìn)行NTF外推。

通過擬合得出分區(qū)間數(shù)學(xué)函數(shù)表示的機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)，機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)應(yīng)僅考慮不受附近其他運(yùn)行風(fēng)電機(jī)組和障礙物尾流影響的扇區(qū)。

得出NTF之后，修正風(fēng)速V_free應(yīng)按下列公式計(jì)算：

式中：

V_nacelle,i和V_nacelle,i+1——區(qū)間i和區(qū)間i+1中機(jī)艙風(fēng)速的區(qū)間平均值(通過機(jī)艙傳 遞函數(shù)得到)；

V_m,i和V_m,i+1——區(qū)間i和區(qū)間i+1中測(cè)風(fēng)塔風(fēng)速的區(qū)間平均值，(通過機(jī)艙傳遞函數(shù)得到)；

V_nacelle——機(jī)艙風(fēng)速計(jì)的實(shí)測(cè)值，用于估算自由流風(fēng)速；

V_free——采用實(shí)測(cè)機(jī)艙風(fēng)速和測(cè)風(fēng)塔風(fēng)速估算并針對(duì)地形引起的氣流畸變修正后的自由流風(fēng)速。

本方法在開展測(cè)試之前不需要進(jìn)行場地標(biāo)定，但所得機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)結(jié)果適用范圍僅限于開展測(cè)試的風(fēng)電場。

(三)計(jì)算風(fēng)電機(jī)組功率曲線：

使用經(jīng)修正的風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙風(fēng)速和輸出功率，計(jì)算被評(píng)價(jià)風(fēng)電機(jī)組的測(cè)量功率曲線，確認(rèn)被評(píng)價(jià)風(fēng)電機(jī)組的功率曲線保證值k是否能達(dá)到制造商保證的數(shù)值，用于計(jì)算的數(shù)據(jù)使用10min平均值，僅考慮不受附近其他運(yùn)行風(fēng)電機(jī)組和障礙物尾流影響的扇區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)。

所有測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化到海平面空氣密度，參考ISO標(biāo)準(zhǔn)大氣密度(1.225kg/m3)，對(duì)定槳距、定轉(zhuǎn)速的失速調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，應(yīng)根據(jù)下式對(duì)輸出功率進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化：

式中：

P_n——標(biāo)準(zhǔn)化的輸出功率；

P_10min——測(cè)量功率10min平均值；

ρ₀——標(biāo)準(zhǔn)空氣密度。

空氣密度可根據(jù)下式由氣溫和氣壓得出：

式中：

ρ_10min——空氣密度10min平均值；

T_10min——絕對(duì)氣溫10min平均值；

B_10min——?dú)鈮?0min平均值；

R₀——干燥空氣的氣體常數(shù)287.05J/(kg×K)。

注：氣溫和氣壓10min平均值一般由風(fēng)電機(jī)組主控運(yùn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)出，如果無法經(jīng)由主控運(yùn)行數(shù)據(jù)得到，也可使用在同一風(fēng)電場內(nèi)其他位置測(cè)得的氣溫和氣壓數(shù)據(jù)；如果沒有氣壓測(cè)量數(shù)據(jù)，可采用風(fēng)電場項(xiàng)目工程招標(biāo)文件提供的氣壓數(shù)值，或利用海拔高度進(jìn)行計(jì)算。

對(duì)有功功率控制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，應(yīng)根據(jù)下式對(duì)風(fēng)速進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化：

式中：

V_n——標(biāo)準(zhǔn)化的風(fēng)速；

V_10min——測(cè)量風(fēng)速10min平均值。

測(cè)量功率曲線是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)組用“區(qū)間法”確定的，即用0.5m/s的區(qū)間，依據(jù)下式對(duì)每一風(fēng)速區(qū)間計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化后的風(fēng)速平均值和標(biāo)準(zhǔn)化后的輸出功率平均值得到：

式中：

V_i——第i個(gè)區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)化的平均風(fēng)速；

V_n,i,j——第i個(gè)區(qū)間數(shù)組j標(biāo)準(zhǔn)化的風(fēng)速；

P_i——第i個(gè)區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)化的平均輸出功率；

P_n,i,j——第i個(gè)區(qū)間數(shù)組j標(biāo)準(zhǔn)化的平均輸出功率；

N_i——第i個(gè)區(qū)間內(nèi)10min數(shù)組的數(shù)目。

年發(fā)電量是對(duì)不同參考風(fēng)速的頻率分布應(yīng)用功率曲線進(jìn)行估計(jì)得到的，風(fēng)速的頻率分布可以采用風(fēng)電場項(xiàng)目工程招標(biāo)文件提供的輪轂高度風(fēng)資源數(shù)據(jù)，也可以采用形狀參數(shù)為2的威布爾分布完全相同的瑞利分布作為參考風(fēng)速的頻率分布(見公式8)。測(cè)量年發(fā)電量(AEP-測(cè)量值)由測(cè)量功率曲線得到；保證年發(fā)電量(AEP-保證值)由合同擔(dān)保的功率曲線得到。

可根據(jù)下式估算年發(fā)電量：

式中：

AEP——年發(fā)電量；

N_h——一年中的小時(shí)數(shù)，約為8760小時(shí)；

N——區(qū)間個(gè)數(shù)；

V_i——第i個(gè)區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)化的平均風(fēng)速；

P_i——第i個(gè)區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)化的平均輸出功率。

并且：

式中：

F(V)——風(fēng)速的瑞利累積概率分布函數(shù)；

V_ave——輪轂高度的年平均風(fēng)速；

V——風(fēng)速。

求和初始化設(shè)置：V_i-1等于V_i-0.5m/s，P_i-1等于0.0kW。

輪轂高度的年平均風(fēng)速采用風(fēng)電場項(xiàng)目工程招標(biāo)文件提供的輪轂高度風(fēng)資源數(shù)據(jù)。

功率曲線保證值k＝(AEP-測(cè)量值/AEP-保證值)×100％ (9)

以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。