高原風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率曲線測試方法研究

湯進(jìn)能

瀘西縣云能投風(fēng)電開發(fā)有限公司 云南 紅河州 652400

引言

中國風(fēng)電經(jīng)過幾十年的飛速發(fā)展,已經(jīng)從補(bǔ)充能源轉(zhuǎn)變?yōu)樘娲茉?。?dāng)前,我們面臨的挑戰(zhàn)不僅僅是平價(jià)和搶裝,風(fēng)電設(shè)備質(zhì)量與可靠性也是行業(yè)面臨的生死攸關(guān)問題。為了評估高原型風(fēng)機(jī)實(shí)際性能,本文提出一種高原型機(jī)組功率曲線的測試方法,該方法按IEC 標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合某風(fēng)場＃2機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù),對機(jī)組實(shí)際功率曲線進(jìn)行測定。

1 測試依據(jù)

功率特性測試遵循以下標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)內(nèi)容：

IEC 61400－12－1：2017,Wind turbine－Part 12－1：

2 測試場地評估

2.1 測試場地描述 海拔高程于2200m～2400m 之間,山脊走向?yàn)槲髂稀獤|北向。測試場地以石漠化荒地為主,測試樣機(jī)為＃2 號機(jī)組,處于山脊上,無明顯的障礙物遮擋。

2.2 電網(wǎng)連接條件 風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)點(diǎn)電壓為35k V,電網(wǎng)頻率為50Hz。

2.3 測試扇區(qū)評估

2.3.1 評估方法 評估中機(jī)組、測風(fēng)設(shè)備以及障礙物的坐標(biāo)均轉(zhuǎn)換成西安80 坐標(biāo)系,投影方式采用Gauss Krueger(3 degree)。扇區(qū)評估按照IEC61400－12－1 附錄A 進(jìn)行。評估中考慮鄰近運(yùn)行機(jī)組以及顯著障礙物的尾流對被測機(jī)組或測風(fēng)設(shè)備的影響。運(yùn)行機(jī)組距被測機(jī)組或測風(fēng)塔的距離為Ln,風(fēng)輪直徑為Dn。障礙物的尺寸等效風(fēng)輪直徑De考慮：,其中 和 分別為障礙物的高度和寬度,障礙物距被測機(jī)組或測風(fēng)塔的距離為Le。

2.3.2 影響扇區(qū)＃2

表2 －1 測試扇區(qū)結(jié)果

2.4 測試場地地形評估

2.4.1 評估方法 地理坐標(biāo)均轉(zhuǎn)換成西安80 坐標(biāo)系,地形評估依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEC61400－12－1：2005的相關(guān)要求進(jìn)行。

2.4.2 地形評估結(jié)果 根據(jù)評估結(jié)果,該測試場地為復(fù)雜地形,需要進(jìn)行場地標(biāo)定,本文中使用CFD 仿真代替場地標(biāo)定結(jié)果。

2.5 CFD 仿真結(jié)果 CFD 激光雷達(dá)數(shù)據(jù)修正是針對給定地形的應(yīng)用流體力學(xué)方程以決定風(fēng)矢量(風(fēng)速大小和方向)來處理Molas B300 的10min 平均測量值的計(jì)算方法。

3 測試數(shù)據(jù)處理

3.1 bin 區(qū) 間 方 法 每 一 個(gè)bin 區(qū) 間 以0.5m/s 的 整 數(shù) 倍 為 中 心。bin 區(qū)間的平均值是所有落入該bin 區(qū)間的10 分鐘統(tǒng)計(jì)值的平均值。功率曲線由bin 區(qū)間的平均值表示;在功率曲線的基礎(chǔ)上,按風(fēng)頻分布中的概率對每個(gè)bin 區(qū)間功率值分配權(quán)重后再進(jìn)行累加后便得到年發(fā)電量估計(jì)。

3.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求,對于有功功率控制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,風(fēng)速應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化到參考空氣密度條件下。10 分鐘平均風(fēng)速按照如下公式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化：

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求,所選數(shù)據(jù)庫應(yīng)至少覆蓋擴(kuò)展的風(fēng)速范圍,每個(gè)0.5m/s風(fēng)速的bin 區(qū)間至少包含30 分鐘的采樣數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)庫包含至少180h的采樣數(shù)據(jù)。

4 測試結(jié)果

功率曲線測試結(jié)果(數(shù)據(jù)庫A,參考空氣密度＝0.93kg/m^3)

功率曲線散點(diǎn)圖

圖4 －1 功率散點(diǎn)圖

5 功率曲線擔(dān)保評價(jià)

功率曲線的評價(jià)方法如下：考核值(K)＝(實(shí)測推算年發(fā)電量/保證推算年發(fā)電量)×100%

實(shí)測功率曲線推算的年發(fā)電量為13845.765 MW·h,擔(dān)保功率曲線推算的年發(fā)電量為14538.0218 MW·h,經(jīng)計(jì)算K 值為0.9523。

6 結(jié)語

為對高原型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率曲線可靠準(zhǔn)確的測試,本文利用現(xiàn)場實(shí)際機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)及測量數(shù)據(jù)對比分析。實(shí)踐證明該方法可以用于高原風(fēng)場測試功率曲線,為高原型風(fēng)電機(jī)組的評估提供參考依據(jù)。