风机模拟数据评定方案

2016-08-30 17:09 [新能源论文] 来源于：能源大咖作者：能源大咖

导读：关键词：风机技术风机模拟数据当风电场全场停机或复杂地形风电场标杆风机对其他风机代表性不足时，则会出现较大的计算误差，但它的优点是简单、易于人工操作。上篇提到，能量可利用率(EBA)是风电场资产评估真相大白的关键，但目前采用这一指标的风电场并

关键词：风机技术风机模拟数据

当风电场全场停机或复杂地形风电场标杆风机对其他风机代表性不足时，则会出现较大的计算误差，但它的优点是简单、易于人工操作。

上篇提到，能量可利用率(EBA)是风电场资产评估真相大白的关键，但目前采用这一指标的风电场并不多，其主要原因有两点：一是能量可利用率的计算需要能够对真实的风资源进行准确还原，这对风电场的地形分析、测风管理及数据采集等都要有较为严格的要求;二是要实现精细化管理，需要对损失电量进行精细拆解，而单纯依靠传统的SCADA系统是很难完成的。

在风电场运维管理过程中，对由于设备可靠性问题导致的设备停运或亚健康造成的电量损失进行闭环管理会相对容易些，运营商也会更加关注该类损失电量的计算。那么，在设备硬件需求、技术储备不完善以及没有生产测风塔的情况下，是否存在一套容易获取和使用的数据源及指标计算方法，可以针对设备停运或者亚健康造成的电量损失进行评估并闭环指导生产呢?

需要关注的是，针对电量损失计算实践，远景能源工程师将目前两种主流计算方法予以总结，并分享给关注风电场评价的人们。

第一种方法：邻近风机/标杆风机评定法

这种方法假定，当风机处于非正常发电运行时间段内的实际风资源可以用周边机位(标杆机位)进行对标，也就是说，对于一个出现停运或者亚健康运行等非正常运行状态的风机A，可以使用相邻的风机群(或者标杆风机)同一运行时间段内的平均发电量作为A风机停机时间段内的应发电量，这一应发电量减去A风机相同时间段的实际发电量就是A风机所损失的电量。

第二种方法：实际功率曲线标定法

这种方法将针对具体机位选取其正常发电时间段内的10分钟数据，按月绘制实际功率曲线，针对当月的非正常运行时间段，根据其机舱10分钟风速匹配当月的实际功率曲线，计算这段非正常运行时间内的应发电量，那么这段非正常运行时间的损失电量，即等于这段时间对应的应发电量减去这段时间的实际发电量。

值得注意的是，当风电场全场停机或复杂地形风电场标杆风机对其他风机代表性不足时，则会出现较大的计算误差，但它的优点是简单、易于人工操作。与此相比，第二种方法由于机舱功率曲线的统计取值需要计算机辅助，所以它相对复杂，不便于人工操作。

到此，远景能源工程师用两个案例和你探讨上述两种计算方法的优缺点，但为保证有足够的数据集对这两种计算方法的相对误差进行评估，工程师按照一定的规则对选取风电场样本的数据作了处理。

风场选取：选取平地风场A和山地风场B作为评估样本，按照IEC61400-12-2地形评级的规定，平地风场全场各机位的风机地形评定为一级，山地风场全场各机位的风机地形评定为三级到五级之间。

数据选取：选取样本的数据分辨率为10分钟，数据字段包括风速、有功功率、发电状态、发电机转速、风向及平均桨叶角度等测点10分钟的最大、最小、平均及标准差，其评估时间段为完整年，在基本完成对10分钟数据的数据清洗并过滤剔除非正常发电状态点后，再选取全场剩余的数据集作为评估所用的数据样本集。

模拟停机时段：定义停机持续时间在60min～240min之间为有效停机，按照该规则对数据样本集进行随机的停机位标识，以5%、10%、15%三档停机百分比率对测试样本进一步分类。同时，为保证第一种方法(邻近风机/标杆风机法)计算的完备性，在样本生成时限制全场风机不存在全部停机的时间段。

损失电量计算误差统计：针对机组i，其每一个被标识为停机的时间片j_的实际有功功率和为p_j，按照临近风机法计算得到的停机时间片内的损失电量和为p_jM1;按照实际功率曲线法计算得到的停机时间片内的损失电量和为p_jM2。机组 i在不同测试样本下，应用两种损失电量计算方法后与实际功率和的相对误差，其定义如下：

根据上述规则，针对两组风电场样本，随机生成3组不同测试样本，分别针对测试样本按照两种评定方法评定损失电量，其测算结果见以下分析。

平地风场A

远景能源工程师选用江苏某平地风场作为平地风场的测试案例A，A风场的等高线分布图如下：

以下是平地风场3个样本集合的计算结果：

从上述结果来看，使用实际功率曲线方法计算风机停机状态下的实际损失电量相对偏差均小于1%，且全场机组相对误差一致性很好。而使用邻近风机/标杆风机评定法计算的实际损失电量平均相对偏差达到了3.80%;同时，由全场机组间计算得到的相对误差出现了一定波动，其一致性明显低于实际功率曲线评定法。

山地风场B

远景能源工程师选用某丘陵山地风场作为测试案例B，B风场的等高线分布图如下：

值得注意的是，邻近风机/标杆风机评定法在山地风场B出现了较大的误差，相较于平地风场A高4%左右，而且由于地形原因，机组间偏差波动性进一步放大;而使用实际功率曲线法计算得到的结果，相对偏差并未出现明显波动，机组间一致性较好。

现在，来概括一下上述两种评定方法的特征。

实际功率曲线标定法：停机损失发电量计算误差较小，可以控制到1%左右;不依赖于场内其他风机数量及运行状态，通过自身的运行数据就可以完备评价;计算方法标准，基于信息化软件技术较易实现;适应各种不同地形条件、不同风场机型配置等情况。

邻近风机/标杆风机评定法：停机损失发电量计算误差较大，随着地形从简单到复杂的变化，其误差会逐步放到到4%以上,但其计算较为简单，无需绘制机组的实际功率曲线，仅需通过功率/发电量进行传递即可计算出损失电量;需要定义邻近风机及标杆风机，依赖于风场具体管理措施的落地;当全场出现停电或者限负荷时，就难以对损失电量作出准确的标定。

值得一提的是，上述计算方法稍微变通，也可以作为限负荷(未停机但限功率)、风机亚健康等非正常发电状态发电量损失的统计方法。尤其在限电区域，此指标计算方法也可应用于高精度限电损失统计和分析，以期找到更好的解决方案。

（编辑：东北亚）

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