CN102967400A - 一种复杂地形下的风电机组功率特性曲线测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复杂地形下的风电机组功率特性曲线测试方法，包括：步骤1：选择一台和待测风电机组B同型号的风电机组A，风电机组A周围场地能够通过IEC-61400-12-1中的场地评估条件；步骤2：多次同步记录风电机组A风轮前的风速V_前和风轮后的风速V_后；步骤3：做V_前和V_后的线性拟合式，记为V_前=aV_后+b；步骤4：多次同步记录风电机组B的风轮后的风速V_后和出口净功率P；步骤5：利用V_前=aV_后+b及步骤4中的V_后计算风电机组B风轮前的风速V_前；步骤6：使用风电机组B出口净功率P和V_前计算风电机组B的功率特性曲线。本发明的测试方法可以在场地评估不合格的情况下应用，测试成本低。

Description

一种复杂地形下的风电机组功率特性曲线测试方法

技术领域

本发明涉及风电机组型式认证领域，具体地，涉及一种复杂地形下的风电机组功率特性曲线测试方法。

背景技术

IEC标准：IEC61400-12-1:2005《风力发电机组功率特性测试》详细规定了对单台风电机组进行功率特性测试的办法，用于测试风电机组的发电能力。此方法适用于所有类型和容量的并网风电机组。这种统一的方法，可以保证风电机组功率特性测试和分析的一致性、准确性和可重复性。对风电机组进行功率特性测试，可以证实风电机组运营商所购买的新的或维修好的机组满足风电机组生产厂家所陈述的功率特性的技术条件。公平、明确、客观的评价风电机组的功率特性。

IEC标准：IEC61400-12-1:2005《风力发电机组功率特性测试》详细规定了待测风机周围场地的条件，场地评估方法极为严格，极少风场能够达到要求。若通不过场地评估，进行此项测试必须首先进行场地标定，场地标定需要很高的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复杂地形下的风电机组功率特性曲线测试方法，可以在在场地评估不合格的情况下进行测试，且测试成本低。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种复杂地形下的风电机组功率特性曲线测试方法，包括：

步骤1：确认待测风电机组B的型号，选择一台和待测风电机组B同型号的风电机组A，且所述风电机组A周围场地能够通过IEC-61400-12-1中的场地评估条件。

步骤2：多次同步记录风电机组A风轮前的风速V_前和风轮后的风速V_后。

步骤3：做V_前和V_后的线性拟合式，记为V_前=aV_后+b，其中a，b都是常数，由V_前和V_后确定。

步骤4：多次同步记录风电机组B的风轮后的风速V_后和风电机组B出口净功率P。

步骤5：利用步骤3中确定的线性拟合式V_前=aV_后+b及步骤4中的V_后计算风电机组B风轮前的风速V_前。

步骤6：使用风电机组B出口净功率P和风电机组B风轮前的风速V_前并结合IEC61400-12-1规定的算法计算风电机组B的功率特性曲线。

进一步地，步骤2及步骤4中所述的风轮前的风速V_前和风轮后的V_后均为折算到标准空气密度下的n分钟平均值风速。

进一步地，所述步骤2及步骤4中，通过风速计获得风电机组A的风轮前的风速V_{前n分钟平均值}，再将其折算到标准空气密度下，通过风电机组的监控系统获得风电机组A、B的风轮后的风速V_{后n分钟平均值}，再将其折算到标准空气密度下；且通过风速计获得的风电机组A风轮前的风速V_{前n分钟平均值}和通过风电机组B获得的风轮后的风速V_{后n分钟平均值}，都必须涵盖风电机组切入风速到切出风速区间段的所有风速，具体涵盖方式为：切入风速作为起点，以0.5m/s间隔做bin区间，每个bin区间内不少于5个n分钟平均值风速；对应地，所述步骤3和步骤5中，每个0.5m/s的风速间隔内都存在一个不同的线性拟合式V_前=aV_后+b，都独立计算线性拟合式V_前=aV_后+b。

进一步地，在步骤2中，所述风电机组A的风轮前的风速V_前获得方法为：在风电机组A的主风向上距离风电机组A2.5倍风轮直径处竖立气象桅杆,所述风速计设置在气象桅杆上，且所述气象桅杆上还设置有气温传感器、气压传感器，安装高度为轮毂高度，风速计测得的数据为V_{前n分钟 平均值}；使用气温传感器测得气温数据T和气压传感器测得气压数据B，再结合气体常数R计算空气密度ρ_{n分钟平均值}：

根据不同空气密度下的风速折算公式，将风速计测得的V_{前n分钟平均值}数据折算到标准空气密度下，折算公式为：

所述步骤2及步骤4中的通过风电机组的监控系统获得的风电机组A、B的风轮后的风速V_{后n分钟平均值}，也按上述折算方法折算成标准空气密度下的风速。

进一步地，所述n取10。

进一步地，所述步骤2及步骤4中均采用秒级同步记录。

进一步地，所述步骤3中线性拟合式中系数a和b的确定基于最小二乘法。

进一步地，所述步骤4中获得风电机组B出口净功率P的方法为在风电机组B的箱变低压侧安装电流互感器和电压互感器。

本发明的测试方法可以在场地评估不合格的情况下应用，通过去除场地标定这个环节，可以节省时间和成本，能够经济、准确的完成测试。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的复杂地形下的风电机组功率特性曲线测试方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

结合图1所示，本发明的一种复杂地形下的风力发电机组功率特性测试方法，包括：

步骤1：确认待测风电机组B的型号，选择一台和待测风电机组B同型号的风电机组A，风电机组A周围场地能够通过IEC-61400-12-1中的场地评估条件。

步骤1.1：确定待测风电机组B的型号，继而选择同一型号风电机组A，A与B的风轮具有完全一致性，以保证同一风速经过A风轮后的V_后和经过B风轮后的V_后相同。

步骤1.2：保证风电机组A周围场地能够通过IEC61400-12-1中的场地评估。

步骤2：多次同步记录风电机组A风轮前的风速V_前和风轮后的风速V_后，风轮前的风速V_前和风轮后的V_后均为折算到标准空气密度下的10分钟平均值风速。在风电机组A的主风向上距离风电机组A2.5倍风轮直径处竖立气象桅杆。风速计、气温传感器、气压传感器设置在气象桅杆上，安装高度为轮毂高度。通过风速计获得风电机组A的风轮前的风速V_{前10min平 均值}，再将其折算到标准空气密度下，通过风电机组的监控系统获得风电机组A的风轮后的风速V_{后10min平均值}，再将其折算到标准空气密度下。

风速计和风电机组A监控系统中的风速10min平均值数据的记录应做到秒级同步。且可在一天时间内进行记录，可记录一系列风速10min平均值数据。

风速计的10min平均值数据应涵盖风电机组A切入风速至切出风速区间内的所有风速。具体涵盖方式为：切入风速作为起点，以0.5m/s间隔做bin区间，每个bin区间内不少于5个10min平均值数值。

步骤2.1：使用GPS卫星授时系统确保风速计和风电机组A监控系统中的风速秒级同步。

步骤2.2：使用气温传感器测得气温数据T和气压传感器测得气压数据B，再结合气体常数R计算空气密度ρ_{10min平均值}：

步骤2.3：根据不同空气密度下的风速折算公式，将测得风速10min平均值数据折算到标准空气密度（1.225kg/m³）下，折算公式为：

步骤3：计算V_前和V_后的线性拟合式，记为V_前=aV_后+b，其中a，b都是常数，由V_前和V_后确定。

线性拟合式中常数a和b，由最小二乘法确定。

步骤4：多次同步记录风电机组B的监控系统中的风轮后的风速V_后和风电机组B出口净功率P。

风电机组B出口净功率P记录分辨率为1s，记录的数据为10min平均值数据。

风电机组B的监控系统中的风轮后的风速10min平均值数据V_后应涵盖风电机组B切入风速至切出风速区间内的所有风速。具体涵盖方式为：切入风速作为起点，以0.5m/s间隔做bin区间，每个bin区间内不少于5个风速10min平均值数值。

风电机组B的监控系统中的风速10min平均值数据应按公式折算到标准空气密度下。

步骤5：利用步骤3中确定的线性拟合式V_前=aV_后+b及步骤4中的V_后计算风电机组B风轮前的风速V_前（距离风电机组B2.5倍风轮直径处轮毂高度的风速）。

步骤6：使用风电机组B出口净功率P和步骤5中的风电机组B风轮前的风速V_前并结合IEC61400-12-1规定的算法计算风电机组B的功率特性曲线。

风电机组的功率特性曲线测试过程中，地形畸变导致气流畸变引起测试结果产生较大误差，不能反映风电机组真实的发电能力，所以IEC61400-12-1规定对于复杂地形下的风电机组功率特性测试，应首先进行场地标定。场地标定将产生较多费用。本发明避开场地标定的过程，提出一种基于风速线性拟合方法的复杂地形下的风电机组功率特性曲线测试方法。能够经济，准确的完成测试。

以上所述，仅为本发明较佳的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种复杂地形下的风电机组功率特性曲线测试方法，其特征在于，包括：

步骤1：确认待测风电机组B的型号，选择一台和待测风电机组B同型号的风电机组A，且所述风电机组A周围场地能够通过IEC-61400-12-1中的场地评估条件；

步骤2：多次同步记录风电机组A风轮前的风速V_前和风轮后的风速V_后；

步骤3：做V_前和V_后的线性拟合式，记为V_前=aV_后+b，其中a，b都是常数，由V_前和V_后确定；

步骤4：多次同步记录风电机组B的风轮后的风速V_后和风电机组B出口净功率P；

步骤5：利用步骤3中确定的线性拟合式V_前=aV_后+b及步骤4中的V_后计算风电机组B风轮前的风速V_前；

步骤6：使用风电机组B出口净功率P和风电机组B风轮前的风速V_前并结合IEC61400-12-1规定的算法计算风电机组B的功率特性曲线。

2.根据权利要求1所述的一种复杂地形下的风电机组功率特性曲线测试方法，其特征在于，步骤2及步骤4中所述的风轮前的风速V_前和风轮后的V_后均为折算到标准空气密度下的n分钟平均值风速。

3.根据权利要求2所述的一种复杂地形下的风电机组功率特性曲线测试方法，其特征在于，所述步骤2及步骤4中，通过风速计获得风电机组A的风轮前的风速V_{前n分钟平均值}，再将其折算到标准空气密度下，通过风电机组的监控系统获得风电机组A、B的风轮后的风速V_{后n分钟平均值}，再将其折算到标准空气密度下；且通过风速计获得的风电机组A风轮前的风速V_{前n分钟平均值}和通过风电机组B获得的风轮后的风速V_{后n分钟平均值}，都必须涵盖风电机组切入风速到切出风速区间段的所有风速，具体涵盖方式为：切入风速作为起点，以0.5m/s间隔做bin区间，每个bin区间内不少于5个n分钟平均值风速；

对应地，所述步骤3和步骤5中，每个0.5m/s的风速间隔内都存在一个不同的线性拟合式V_前=aV_后+b，都独立计算线性拟合式V_前=aV_后+b。

4.根据权利要求3所述的一种复杂地形下的风电机组功率特性曲线测试方法，其特征在于，在步骤2中，所述风电机组A的风轮前的风速V_前获得方法为：在风电机组A的主风向上距离风电机组A2.5倍风轮直径处竖立气象桅杆,所述风速计设置在气象桅杆上，且所述气象桅杆上还设置有气温传感器、气压传感器，安装高度为轮毂高度，风速计测得的数据为V_{前n分钟平均值}；使用气温传感器测得气温数据T和气压传感器测得气压数据B，再结合气体常数R计算空气密度ρ_{n分钟平均值}；

根据不同空气密度下的风速折算公式，将风速计测得的V_{前n分钟平均值}数据折算到标准空气密度下，折算公式为：

所述步骤2及步骤4中的通过风电机组的监控系统获得的风电机组A、B的风轮后的风速V_{后n分钟平均值}，也按上述折算方法折算成标准空气密度下的风速。

5.根据权利要求2、3或4所述的一种复杂地形下的风电机组功率特性曲线测试方法，其特征在于，所述n取10。

6.根据权利要求1所述的一种复杂地形下的风电机组功率特性曲线测试方法，其特征在于，所述步骤2及步骤4中均采用秒级同步记录。

7.根据权利要求1所述的一种复杂地形下的风电机组功率特性曲线测试方法，其特征在于，所述步骤3中线性拟合式中系数a和b的确定基于最小二乘法。

8.根据权利要求1所述的一种复杂地形下的风电机组功率特性曲线测试方法，其特征在于，所述步骤4中获得风电机组B出口净功率P的方法为在风电机组B的箱变低压侧安装电流互感器和电压互感器。

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