[發(fā)明專利]一種風(fēng)電場(chǎng)功率特性評(píng)估方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510876136.3
• 申請(qǐng)日: 2015-12-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106815773A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛揚(yáng);馬曉晶;王瑞明;付德義;邊偉;陳晨;李松迪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電力科學(xué)研究院;國(guó)家電網(wǎng)公司;中電賽普檢驗(yàn)認(rèn)證（北京）有限公司;中電普瑞張北風(fēng)電研究檢測(cè)有限公司
• 主分類號(hào): G06Q50/06
• 分類號(hào): G06Q50/06
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11271
• 代理人: 徐國(guó)文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種評(píng)估方法，具體涉及一種風(fēng)電場(chǎng)功率特性評(píng)估方法。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電作為可再生能源開(kāi)發(fā)中技術(shù)最成熟的、最具有規(guī)模開(kāi)發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一，越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視并得到了廣泛的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。近年來(lái)我國(guó)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展勢(shì)頭迅猛，風(fēng)電裝機(jī)容量連年大幅增長(zhǎng)。

隨著風(fēng)電裝機(jī)臺(tái)數(shù)的增加，每年有越來(lái)越多的風(fēng)電機(jī)組面臨出質(zhì)保期的情況。出質(zhì)保時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)業(yè)主和風(fēng)電機(jī)組制造商需要共同對(duì)風(fēng)電機(jī)組的特性進(jìn)行評(píng)估和確認(rèn)。其中，由于風(fēng)電機(jī)組的功率特性與風(fēng)電場(chǎng)后期的發(fā)電能力和收益直接相關(guān)，所以風(fēng)電機(jī)組的功率特性評(píng)估方法就成為了雙方關(guān)注的焦點(diǎn)之一。雙方都希望能有一個(gè)準(zhǔn)確、高效、公平的方法對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的功率特性進(jìn)行評(píng)估。

目前，風(fēng)電場(chǎng)功率特性常用的評(píng)估方法有兩種。第一，按照IEC 61400-12-1:2005標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組逐臺(tái)進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度高，檢測(cè)結(jié)果能夠在國(guó)際上獲得普遍認(rèn)可。但是這種方法比較復(fù)雜，需要的測(cè)試周期相對(duì)較長(zhǎng)，需要的測(cè)試費(fèi)用也較高，這就給風(fēng)電場(chǎng)業(yè)主和風(fēng)電機(jī)組制造商都帶來(lái)了很大的成本壓力，雙方都很難接受；第二，利用風(fēng)電機(jī)組SCADA數(shù)據(jù)的機(jī)艙風(fēng)速數(shù)據(jù)和功率數(shù)據(jù)繪制功率曲線。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)便于獲得，不需要測(cè)試周期，花費(fèi)的成本較低。但是，由于機(jī)艙風(fēng)速數(shù)據(jù)在運(yùn)行時(shí)，受到風(fēng)輪的干擾，準(zhǔn)確度很差，這種方法得到的功率曲線與實(shí)際準(zhǔn)確度差別很大，評(píng)估結(jié)果不能被風(fēng)電場(chǎng)業(yè)主認(rèn)可。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種風(fēng)電場(chǎng)功率特性評(píng)估方法，結(jié)合風(fēng)電機(jī)組測(cè)試數(shù)據(jù)和SCADA數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，保證評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確度的同時(shí)，大大降低了測(cè)試的時(shí)間和費(fèi)用成本，非常適合于在風(fēng)電場(chǎng)出質(zhì)保時(shí)大規(guī)模推廣應(yīng)用。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種風(fēng)電場(chǎng)功率特性評(píng)估方法，所述方法包括：

步驟1.選擇典型風(fēng)電機(jī)組；

步驟2.對(duì)典型風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行測(cè)試，獲取標(biāo)準(zhǔn)空氣密度下的輪轂風(fēng)速；

步驟3.基于數(shù)據(jù)挖掘理論和方法，使用典型風(fēng)電機(jī)組的測(cè)量數(shù)據(jù)和SCADA數(shù)據(jù)，建立輪轂高度風(fēng)速模型；

步驟4.將典型風(fēng)電機(jī)組的輪轂高度風(fēng)速的數(shù)據(jù)模型應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)其他風(fēng)電機(jī)組，結(jié)合SCADA數(shù)據(jù)，計(jì)算待評(píng)估風(fēng)電機(jī)組的輪轂高度自由流風(fēng)速；

步驟5.計(jì)算待評(píng)估風(fēng)電機(jī)組的功率曲線。

優(yōu)選的，所述步驟1中，選擇典型風(fēng)電機(jī)組的條件為：在風(fēng)電場(chǎng)中選擇不同型號(hào)的典型風(fēng)電機(jī)組各一臺(tái)；所述典型風(fēng)電機(jī)組滿足IEC 61400-12-1：2005附錄B的要求；上風(fēng)向障礙物少，可用扇區(qū)大。

優(yōu)選的，所述步驟2具體包括：

2-1在典型風(fēng)電機(jī)組主風(fēng)向的上風(fēng)向安裝測(cè)風(fēng)塔，距離在2倍風(fēng)輪直徑至4倍風(fēng)輪直徑之間；

2-2在與典型風(fēng)電機(jī)組輪轂高度相同的測(cè)風(fēng)塔上，安裝風(fēng)速計(jì)、風(fēng)向標(biāo)、溫度計(jì)和氣壓計(jì)測(cè)試獲得風(fēng)向數(shù)據(jù)，滿足測(cè)試采樣率和平均周期分別不低于1Hz和10min；

2-3根據(jù)風(fēng)向數(shù)據(jù)，剔除受影響扇區(qū)的風(fēng)速數(shù)據(jù)；

2-4按照下式對(duì)風(fēng)速數(shù)據(jù)規(guī)格化，獲得標(biāo)準(zhǔn)空氣密度下的輪轂風(fēng)速；

式中，V_n-標(biāo)準(zhǔn)空氣密度下的輪轂風(fēng)速，

V_10min為輪轂風(fēng)速測(cè)量值的10min平均值，

B_10min為氣壓測(cè)量值的10mn平均值，

T_10min為氣溫測(cè)量值的10mn平均值，

R為干燥空氣的氣體常數(shù)287.05J/(kg×K)，

ρ₀為標(biāo)準(zhǔn)空氣密度1.225kg/m³。

優(yōu)選的，所述步驟3包括：

3-1獲得典型風(fēng)電機(jī)組與測(cè)試同步的SCADA數(shù)據(jù)；

3-2數(shù)據(jù)清洗，剔除無(wú)效數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)；

3-3基于數(shù)據(jù)挖掘的理論建立輪轂高度風(fēng)速模型。

進(jìn)一步地，所述步驟3-2數(shù)據(jù)清洗具體包括：根據(jù)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)剔除數(shù)據(jù)，僅保留風(fēng)電機(jī)組在正常發(fā)電狀態(tài)的數(shù)據(jù)；根據(jù)偏航位置和偏航偏差角度，剔除風(fēng)輪受到障礙物影響的數(shù)據(jù)。