師二廣，孫宏波

（河北建投新能源有限公司，河北 050000）

風電機組的功率曲線驗證方法研究

師二廣，孫宏波

（河北建投新能源有限公司，河北 050000）

功率曲線是風電機組發(fā)電能力的重要指標。本文討論了功率曲線驗證的必要性，并且提出了一種利用實測功率曲線與年發(fā)電量的相關性來考核廠家提供功率曲線是否達標的方法。以典型風電機組為例進行了研究分析。

風電機組；功率曲線；考核

0 引言

風電機組的功率特性曲線對風電場的運行經(jīng)濟效益有著重要的影響。在實際運行過程中，風電機組受運行環(huán)境、運行工況、操作水平等多種因素的綜合影響，機組的實際功率曲線往往達不到機組的預期指標。在風電項目的實際投資建設中，風電機組的功率曲線保證是風電開發(fā)商十分關心的問題，風電機組制造商會提供產品功率曲線的保證值，并向風電投資商承諾功率曲線的實測值不小于保證值的95%。但是，由于實際操作中缺乏相應的驗證標準和規(guī)范，風電投資商無法針對功率曲線的實測值與保證值的偏離程度對廠家進行考核，因此研究如何針對風電機組的功率曲線進行考核是必要的。

1 功率曲線定義與計算

根據(jù)IEC61400－12－1的定義，風電機組的功率曲線是指風電機組輸出功率隨平均風速（10min）變化的曲線。對于風電機組制造商而言，其批量生產的風電機組產品一般是經(jīng)過設計仿真得到功率曲線。但投入到使用時，功率曲線值除了與風電機組性能特性、控制特性有關之外，還和運行特性、風場風況、操作方式、運行環(huán)境等有關[1]。風電機組功率曲線測試是比較復雜的過程，需要長時間的測量，并且需要對空氣密度、地形等條件加以評估和修正。

2 功率曲線的驗證考核方法

本文提出了一種將功率曲線值視為年發(fā)電量的相關量來驗證考核的方法。按照標準，安裝數(shù)據(jù)采集設備，采集指定位置風電機組輪轂高度的風速、風向、氣溫、氣壓，并采集風電機組的凈功率。對所得的數(shù)據(jù)進行綜合處理與分析，計算出風電機組的實測功率曲線。在同一空氣密度下，使用風場內整一年的測風數(shù)據(jù)結合廠家提供的功率曲線和實測功率曲線，分別計算出兩個風場年發(fā)電量數(shù)值，通過這兩個年發(fā)電量數(shù)值差來考核功率曲線是否達標。這對于考核風電機組性能并保證風電投資商的經(jīng)濟利益具有十分重要的意義[2]。

以某具體風電場為例，此風電場的CAD圖如圖1所示。被測風電機組為圖中標注的15號風電機組。

本次測量遵從通用標準的規(guī)定，在所測15號風電機組主風向上2.5倍風輪直徑距離處，測風塔的輪轂高度位置安裝風速傳感器、風向傳感器、溫度傳感器等設備，并考慮空氣密度及地形修正[3]，以保證風速值與風電機組功率輸出的相關性。

IEC標準規(guī)定，利用Bin方法對功率曲線進行分析時最好是10min平均值數(shù)據(jù)。本文分析的風電機組運行過程中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對風速、功率等信號進行采樣頻率為1Hz的連續(xù)測量，并記錄每10min各個量的平均值、最大值、最小值、標準差等。在數(shù)據(jù)處理時，應把風電機組停機狀態(tài)、異常狀況導致停機、風速湍流過大、切入風速以上啟動前后的這些數(shù)據(jù)點刪除掉。

最后做發(fā)電量計算的功率曲線應按標準折算到標準空氣密度下（1.225Kg/m3）。此次測試結果如表1所示。

圖1 被測15號風電機組位置圖

3 功率曲線數(shù)據(jù)分析及年發(fā)電量測算

表1 功率曲線數(shù)據(jù)表（標準空氣密度）

經(jīng)過測試及數(shù)據(jù)處理，將標準空氣密度下廠家給定的功率曲線值與實測的功率曲線值做對比，如圖2所示。

分別使用此次測試功率曲線與廠家提供功率曲線，結合一年實際測風數(shù)據(jù)，對風場進行產能測算。

使用廠家給定的功率曲線計算的等效滿負荷小時數(shù)2307h，使用實測功率曲線計算的等效滿負荷小時數(shù)為2262h，二者相差約1.95%。16號風電機組發(fā)電量測算數(shù)據(jù)如表2所示。

經(jīng)過測算風場實測功率曲線的風電機組年發(fā)電量可知，根據(jù)實測功率曲線所測算的年發(fā)電量與廠家提供的功率曲線所測算的風電機組年發(fā)電量相差約為148.10MWh，約為2.26%。據(jù)此初步得出功率曲線實測值與廠家提供的功率曲線設計值的偏差在5%以內[8]。

圖2 標準空氣密度下功率曲線對比圖

經(jīng)過逐個測算風場其他的風電機組的年發(fā)電量，實測風電機組功率曲線所測算的年發(fā)電量與廠家給定功率曲線測算的年發(fā)電量的差值最大約156.40MWh（約為2.39%），最小為96.60MWh（約為1.27%）。

經(jīng)過上述綜合分析比較，本次實驗中功率曲線的實測值與廠家提供的功率曲線設計值幾乎完全擬合，符合風電機組制造商承諾的“功率曲線的實測值不小于設計值的95%”，滿足合同要求[9]。

4 結論

通過測算年發(fā)電量來驗證功率曲線的方法的實用價值在于，在短時間內測得的相關數(shù)據(jù)通過測算年發(fā)電量即可實現(xiàn)驗證功率曲線的實際值與功率曲線的保證值的偏離程度是否大于5%，這能在很大程度上作為幫助風電開發(fā)商考核風電機組性能的依據(jù)。在實際應用中，利用風電機組數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)內的數(shù)據(jù)庫對風電機組進行功率曲線及性能的分析與評估，不但節(jié)省了成本，而且不需要長時間數(shù)據(jù)采集，對大多數(shù)風電場都適用[10]。

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表2 15號風電機組發(fā)電量測算數(shù)據(jù)

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Validation on the Power Curve of Wind Turbine

Shi Erguang, Sun Hongbo
(HCIG New-energy Co., Ltd., Hebei 050000, China)

Power generation of the wind turbine can be estimated according to power curve of the chosen wind turbine. Because of different condition of the wind farm, there is a difference between the value of the actual power generation and theoretical power generation.This article discussed the validation method for the power curve of wind turbine.

wind turbine; power curve; validation

TM614

A

1674-9219(2013)08-0072-04

2013-07-20。

師二廣（1984-），男，碩士，工程師，主要從事風電場的建設與研究。

孫宏波（1980-），男，碩士，工程師，主要從事風電場的建設與研究。