风机功率曲线和功率保证值计算研究
风力发电机功率曲线保证值计算公式
风力发电机功率曲线保证值计算公式
风力发电机功率曲线保证值的计算公式通常基于风速和风力机组的额定功率。
一般来说，风力发电机的功率输出可以通过以下公式计算：
P = 0.5 * ρ * A * C * V^3
其中，P为风力发电机的输出功率，ρ为空气密度，A为风力机叶片受风面积，C为风力机的功率系数，V为风速。
为了计算风力发电机功率曲线的保证值，需要考虑风速的分布情况以及风力机组的性能特征。
一般来说，风速会随时间变化，而风力机组的功率输出也会随风速的变化而变化。
因此，通过实际测量和数据分析，可以获得风速的频率分布，然后根据功率曲线的设计和实际运行情况，确定功率曲线的保证值。
此外，在实际运行中，还需要考虑到风力发电机的可靠性、稳定性和安全性等因素，以确保风力发电机在各种工况下都能稳定运行并具有良好的性能表现。
总的来说，风力发电机功率曲线的保证值计算是一个综合考虑风
力资源、风力机组性能、运行条件等多方面因素的过程，通过科学分
析和实际测试，可以确定风力发电机在不同风速下的功率输出保证值，从而保障风力发电系统的正常运行和发电效率。
风机效率曲线
风机效率曲线摘要：1.风机效率曲线的概念和作用2.风机效率曲线的绘制方法3.风机效率曲线的特点和影响因素4.风机效率曲线的应用和优化正文：风机效率曲线是描述风机在运行过程中，风量与风机能耗之间关系的曲线。
通过风机效率曲线，我们可以了解风机的性能、工作状态以及节能潜力。
风机效率曲线的绘制方法主要是通过实验和模拟计算。
1.风机效率曲线的概念和作用风机效率曲线反映了风机在不同风量下的运行效率。
通常情况下，风机效率曲线呈现出一个倒U 型，即在某一风量下，风机效率最高。
这个风量称为最佳风量。
当风机运行在最佳风量时，风机的能耗最低，运行效率最高。
风机效率曲线的概念和作用主要体现在以下几个方面：（1）评估风机性能：通过比较实际运行中风机的效率与理论最大效率，可以评估风机的性能优劣。
（2）指导运行调整：根据风机效率曲线，可以调整风机运行参数，使其在最佳风量下运行，降低能耗。
（3）优化风机设计：通过分析风机效率曲线的特点和影响因素，可以为风机设计提供优化方向。
2.风机效率曲线的绘制方法风机效率曲线的绘制方法主要包括实验法和模拟计算法。
（1）实验法：通过实际测量风机在不同风量下的风压、功率等参数，然后计算出效率，最后用图表表示。
（2）模拟计算法：利用流体力学、热力学等理论，通过计算机模拟计算风机在不同工况下的性能参数，进而得到效率曲线。
3.风机效率曲线的特点和影响因素风机效率曲线的特点主要表现在其倒U 型和最佳风量。
影响风机效率曲线的因素较多，主要包括：风机的类型、尺寸、转速、空气密度、风速、工作温度等。
4.风机效率曲线的应用和优化风机效率曲线在实际应用中，可以为风机运行、管理和优化提供依据。
例如，在运行过程中，可以根据风机效率曲线调整风机的运行参数，使其在最佳风量下运行；在管理过程中，可以通过分析风机效率曲线，评估风机的性能和运行状况；在优化设计过程中，可以根据风机效率曲线的特点和影响因素，为风机设计提供优化方向。
风机技术资料(FD77-1500-Ⅲ)
FD77-1500-Ⅲ风力发电机合同编制常州轨道车辆牵引传动工程技朮研究中心编者按：本风力发电机供货合同范本是参考有关国外知名厂家合同版本编写的，其目录、格式、內容、是标准的，可供我们参考CPC技术中心王志强 08/18目录技术资料●技术规范●技术数据一览表●主要材料表●风机轮毂的不同安装高度与相关参数●主要零部件表●风机技术特点●噪音特性●保证的功率曲线和推力曲线●技术设计标准●震动设计标准●中央监控系统●塔筒与基础图纸●证书供货范围●供货范围●备品备件清单●专用工具●项目时间表和交货时间表●文件清单●项目设计与规划会议●对买方人员进行培训●卖方派到现场的技术人员的服务●性能保证/被保证人●保证功率曲线●风场的预计年发电量●性能测试及验收证明●信用证和银行保证函样本●保修服务●机密性与知识产权●现场买方准备工作清单技术规范DF77-1500-II风力发电机（以下简称为“风力机”）是三叶片、上风向、叶片变浆距、主动偏航、叶轮直径为77米、额定容量为1500kW、设计使用寿命20年的风力机。
该机采用双馈异步发电机，该电机可以使风力机在比较宽的风轮转子转速变化范围内运转,以获取更多的电能。
风轮由3个叶片（全长控制）、叶片轴承及球墨铸铁轮毂构成。
叶片全长37.5米。
叶片通过4-点球式轴承，安装在叶片轮毂上，以实现叶片的迎角可调。
风力机可以根据发电量及产生的噪音调节叶片运行时的角度。
在高风速下，双馈发电机和变浆距系统将风力机的输出功率保持在额定功率。
在低风速条件下，双馈发电机和变浆距系统通过选择风轮转子的转速和叶片角度的最佳结合使风力机的输出功率最大。
风力机通过主轴将机械功率由齿轮箱传输到发电机。
齿轮箱由1级行星齿和2级螺旋齿轴传动。
从齿轮箱通过万向联轴节柔性联结，将能量耦合到发电机。
发电机是一台高效率的4极双馈式发电机,带有绕组转子和滑差线圈，采用绝缘轴承配置。
双馈异步发电机，又称交流励磁发电机。
其结构与绕线式异步电机类似，但转子上需要4个滑环。
风机综合功率曲线的探索分析
风力发电机机综合功率曲线的探究分析郭希红1张铭2(1国电山西洁能有限公司;2国电山西洁能有限公司)【摘要】本文介绍了一种利用风机实际运行数据,计算风机功率曲线和功率的方法、本文采纳了我国山西北部山区的实际风速以及风机运行数据,采纳分析、对比方法对这些数据进行处理,整理出一套适合风场应用的风机综合功率曲线,通过对比验证它比风机厂商提供标准功率曲线更能反映出风机的发电能力,对生产运营和风力资源预测更有参考价值、【关键词】标准功率曲线;综合功率曲线;发电量;风速0引言风能是一种干净的储量极为丰富的可再生能源,作为风能利用的主要形式,风力发电是目前技术成熟最具规模的可再生能源发电方式之一。
由于风力发电机组的功率曲线是衡量风电机组经济技术水平的最佳标尺。
目前,大部分风机厂家的风机都经过国内外权威机构的认证,其样机的功率曲线和性能都经过授权机构的测量。
然而,因为进行样机测试功率曲线的气象条件、地形条件、风资源状况与各个风场风机实际运行的条件有所不同,因此风场风机实际运行的发电量同预期的发电量有特别大差别。
本文通过风电场运行日志报表上同一型号机组每台风机日发电量和日平均风速的观察,积累历史数据,找出风速和发电量的对应关系。
(本文主要针对UP8２3A＋机组)寻找出同一类型机组日运行功率曲线后,它就能够成为一个基准,来确定风场中运行机组的健康状态,能从中显现出隐含的缺陷,从而针对处理、这个地方说的功率曲线同风机厂家提供的机组标准功率曲线有所区别,姑且定义它为“风机综合功率曲线”,更能反应出风机的发电能力。
它采纳风机2４小时内的平均风速,和日发电量为两个基本参数,综合考虑了众多的因数,包括气象条件、地形条件、风资源状况,由于它采纳一天的平均值,表现出和标准功率曲线的不同,不存在风机的切入风速,即使日平均风速低于切入风速,也有发电量;日均风速在额定功率风速以上,风机却达不到额定功率。
经观察,风大的时候,一天内风速的变化幅度较大,由于风速大切机的情况频繁发生,出现了风大不一定能多发电的情况、1 风力发电机组综合功率曲线1。
功率曲线及可利用率计算(录制使用)
编 订：孙 伟
综述：
风力发电机组投产发电后，出力是否能达到机组的标称出力，运行 是否稳定，是决定风电场运营情况的重要经济指标，是风电场运营单位 关心的焦点。 通常，我们用机组的功率曲线和机组可利用率来表征机组的出力及 运行情况。
课程内容：
一 风力发电机组的功率曲线
1.1 机组功率曲线代表的意义 1.2 机组功率曲线的生成、考核及其验证 1.3 机组功率曲线中的问题及其处理
风能利用率（单位：%）
30 25 20 15 10 5 0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 风速（单位：m/s）
一、风力发电机组的功率曲线
这是大连驼山项目现场LM77叶片机组提高转速实验的功率曲线图。 实验前后机组功率曲线有很大变化。
一、风力发电机组的功率曲线
1.2 机组功率曲线的生成、考核及其验证
功率曲线按国标计算。 机组功率曲线的生成过程。
上传风速、功率数据
程序
后台 数据库
数据区
分仓、存储
统计、计算
数据仓
均值 计算
数据表
一、风力发电机组的功率曲线
一般在风力发电机组的销售合同中，业主方会针对单台风电机组考核功率曲线。 下面介绍三种考核方法，以考核现实环境中的出力能否达到给定功率曲线水平。
二 计算风力发电机组可利用率
2.1 机组可利用率的含义 2.2 机组可利用率的考核计算
一、风力发电机组的功率曲线
1.1 机组功率曲线代表的意义
机组功率曲线用来表征机组输出功率与风速的对应关系。 机组功率曲线代表了风力发电机组的发电能力，同时也是一个风电场年发电量计算 的一个依据。掌握一个风电场的风资源状况，就可以根据机组的功率曲线，通过 windfamer等专用软件推算出整个电场1年的产能。 1.5MW（叶片直径82米）机组的功率曲线
风机功率曲线测量及考核办法
风机功率曲线测量及考核办法1．定义独立测量公司：是指具有功率曲线测量资质的第三方独立机构。
独立测量公司限定于以下三家：北京鉴衡认证中心、中国电力科学研究院、上海天祥质量技术服务有限公司（Intertek）。
测量方法：以IEC61400-12-2：2013 Power performance of electricity-producing wind turbines based on nacelle anemometry（基于机舱测风法的风电机组功率特性测试）的方法作为参考依据，并根据项目情况进行适当调整。
机舱传输函数：Nacelle Transfer Factor（NTF），是指自由流风速与机舱风速之间的函数关系，用来校正叶轮气流扰动对机舱风速的影响。
测量报告：由独立测量公司按照测量方法对风电机组进行功率曲线的测量，并出具测量报告。
包括测量数据、原始数据、文档、报告及文件等。
保证功率曲线：卖方投标文件中的风电机组的功率曲线。
实测功率曲线：独立测量公司在测量报告中给出的功率曲线。
2．测量开始与结束风电场整体投产满6个月后，可以进行功率曲线的测量。
委托独立测量公司进行功率曲线的测量并承担费用。
测量数据满足IEC61400-12-2：2013的相关要求后，现场测量过程结束，由独立测量公司编制测量报告。
3．测量方法以IEC61400-12-2：2013的方法作为参考依据，并进行了适当调整：3.1数据来源输出功率：采用卖方提供的SCADA系统中净功率数据。
机舱风速：采用卖方提供的SCADA系统中机舱风速计的风速数据。
机舱风向：采用卖方提供的SCADA系统中机舱风向标的风向数据。
温度气压：采用现场测风设备附带的温度计、气压计测量数据。
开始测量前，风机机舱风速计的标定和SCADA系统数据需经第三方审核或三方认可。
第三方对以上功率、风速风向、温度气压等测量装置进行检查，标定失效应进行更换，标定有效后方可采用。
风机功率特性测试
3.现场校正
首先判断现场是否需要校正。
1)如果现场地形符合Table B.1，则不需要校正。
2)如果现场地形超出最大坡度50%的范围内，则要用流体模型来判断是否需要现场校正。如果流体模型显示，风速计和轮毂高度处风速在10m/s风速时的差距小于1%，则不需要校正。
3)不满足1）、2），则需要校正。
1.立塔
执行测试时，首先在待测风机（水平轴）上风向2.5D（一般情况）处树立测风塔。
2.排除扇区
测试的风机、树立的测风塔要避开扰动的气流，这就要排除明显障碍物和附近风机可能影响的扇区。排除的扇区包括：测风塔在测试风机的尾流区、测风塔在其他运行风机的尾流区、测风塔在障碍物的尾流区、测试风机在其他风机的尾流区、测试风机在障碍物的尾流区等5项，具体角度的计算见Figure A.1。此外，还有一排除项是测试风机在测风塔的尾流区，其排除角度见Figure 1。
主要依据IEC61400-12-1 2005版。该标准关注的是风机的功率特性测量。功率特性测量中主要测量的变量是风速，该标准中采用风速计测量。新标准中会将遥感技术测风纳入其中。
评价风机的功率特性主要看两块，第一是风机测量的功率曲线，第二是年发电量（AEP）。功率曲线的测量是收集一段时间内的同期风速与输出功率数据，而AEP的计算是通过将测得的功率曲线应用到参考的风频分布、假设100%的可利用率下获得。
现场校正程序，如Annex C，最终形成校正因子。
4.测试程序
测量对象是足够的风速和对应发电量数据。其精确性用不确定度描述（A类和B类）。测试期间，风机正常运行，可以实施正常维护、但必须记录。非常规维护默认情况下不得进行。
1)数据采集：10分钟周期。
2)数据筛选：保证获得数据是在风机正常运行条件下的数据。
风机功率曲线和功率保证值计算研究
风机功率曲线和功率保证值计算研究作者：岳恒飞郭亮来源：《科技创新导报》2011年第14期摘要:本文介绍了一种利用风机实际运行数据,依据“IEC61400-12:功率特性测试”,计算风机功率曲线和功率保证值的方法。
本文采用了我国内蒙地区的实际风速、风况以及风机运行数据,采用bin方法对这些数据进行处理,整理出一套适合我国风电运营单位应用的风机功率曲线和功率保证值的考核方法。
关键词:风力发电机组特性功率曲线功率保证值风场考核中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(b)-0003-02以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式——“低碳经济”,已经成为世界经济未来发展的必然选择。
发展低碳经济越来越成为世界各国的共识,倡导低碳消费也越来越成为人类社会新的生活方式。
新能源产业,作为新生的国民经济支柱产业。
尤其是在风力发电行业,近年来,我国政府颁布了一系列的优惠政策,推动风电企业发展。
目前,随着风机制造技术的进步,风力发电机的质量有了长足进步,大部分风机厂家的风机都经过国内外权威机构的认证,其样机的功率曲线和性能都经过授权机构的测量。
但是,因为进行样机测试功率曲线的气象条件、地形条件、风资源状况与各个风场风机实际运行的条件有所的不同,所以风场风机实际运行的发电量比预期的发电量低。
利用风机运行数据,准确计算各风机的功率曲线和功率保证值,建立的考核制度可以用来衡量风机性能参数是否满足风场当地外的风资源特点,为风机参数调整提供有力依据,从而最终提高风场发电量。
通过对同一风机的功率曲线和功率保证值不同时间的分析,可以衡量风机重要部件的老化程度和风场运行维护的水平。
从而为风机的研发提供建议。
另外,通过对不同机位风机和风况的长期分析,可以为风电场前期,风机微观选址和风机安装提供建议。
1 风力发电机组功率曲线计算1.1 测量前的准备在进行功率曲线测量前,应保证风机主要部件工作正常,风机叶片表面清洁,无积雪、积冰现象。
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风机功率曲线和功率保证值计算研究
摘要：本文介绍了一种利用风机实际运行数据，依据“IEC61400-12：功率特性测试”，计算风机功率曲线和功率保证值的方法。
本文采用了我国内蒙地区的实际风速、风况以及风机运行数据，采用bin方法对这些数据进行处理，整理出一套适合我国风电运营单位应用的风机功率曲线和功率保证值的考核方法。
关键词：风力发电机组特性；功率曲线；功率保证值；风场考核
0 引言
以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式——“低碳经济”，已经成为世界经济未来发展的必然选择。
发展低碳经济越来越成为世界各国的共识，倡导低碳消费也越来越成为人类社会新的生活方式。
新能源产业，作为新生的国民经济支柱产业。
尤其是在风力发电行业，近年来，我国政府颁布了一系列的优惠政策，推动风电企业发展。
目前，随着风机制造技术的进步，风力发电机的质量有了长足进步，大部分风机厂家的风机都经过国内外权威机构的认证，其样机的功率曲线和性能都经过授权机构的测量。
但是，因为进行样机测试功率曲线的气象条件、地形条件、风资源状况与各个风场风机实际运行的条件有所的不同，所以风场风机实际运行的发电量比预期的发电量低。
利用风机运行数据，准确计算各风机的功率曲线和功率保证值，建立的考核制度可以用来衡量风机性能参数是否满足风场当地外的
风资源特点，为风机参数调整提供有力依据，从而最终提高风场发电量。
通过对同一风机的功率曲线和功率保证值不同时间的分析，可以衡量风机重要部件的老化程度和风场运行维护的水平。
从而为风机的研发提供建议。
另外，通过对不同机位风机和风况的长期分析，可以为风电场前期，风机微观选址和风机安装提供建议。
1 风力发电机组功率曲线计算
1.1测量前的准备
在进行功率曲线测量前，应保证风机主要部件工作正常，风机叶片表面清洁，无积雪、积冰现象。
1.2 数据来源与采集方法
风速：以风电场中央监控系统记录的每台风机处的风速为准。
风电场的实际平均空气密度应以风电场内测风塔的气压和温度的实测值计算得出。
如果风电场内没有气压、温度测量装置，则近似认为该风场当前实际空气密度等于该风电场附近气象站所提供的月平均空气密度值。
风机实测功率以风场中央监控系统记录的每台风电机组的功率为准。
在进行数据采集时，应保证各个数据的采样时间不大于30秒，且采样时间能够把10分钟整除。
根据IEC标准，在数据采集完成时，现场采集到的风速数据应至少覆盖从（切入风速-1）m/s到1.5 （85%的额定功率时的风速）m/s 的风速区间。
例如，某型号风机(切入风速为3 m/s, 额定功率为1500 kW), 85%的额定功率（1275kW）对应风速为10m/s，则绘制出的功率曲线应该包含从2m/s到15m/s（1.5x10 m/s）的范围。
在数据采集结束时应保证：
* 对于每个规定的统计区间（“统计区间”的界定见后文）应至少保证30分钟的统计数据。
* 保证风机在规定的风速范围内，正常运转180小时以上。
1.3采集数据的处理
根据公式（1），计算风电场的各参数的10分钟平均值，采用十分钟平均值进行计算，一方面可以降低单次测量数据的随机系统误差，另一方面采用十分钟平均值可以在提高计算精度的同时，提高计算效率：
其中：
:10分钟数据采集个数；
：某参数数据采集值；
：某参数10分钟平均值。
如果现场有测量温度、压力的仪器，应根据公式（2），计算风电场实际空气密度10分钟平均值：
其中：
：风场空气密度10分钟平均值；
：风场实测绝对温度10分钟平均值；
R：气体常数287.05 J/(kgK)。
如果现场没有相应的测量设备，则现场的空气密度可取可研中的空气密度。
如果和厂家的功率曲线规定的空气密度相比，相差小于0.05kg/m3，则对应的功率和风速无需修正。
如果和厂家的功率曲线规定的空气密度相比，相差大于0.05kg/m3，则对应的功率和风速按如下修正：
对于定桨距风机：应对测得的风机功率按公式（3）进行修正：
：修正后的风机输出功率
：实测风机输出功率的10分钟平均值
：厂家的功率曲线规定的空气密度
：风场空气密度10分钟平均值
对于变桨距风机：应对测得的风速按公式（4）进行修正：
：修正后的风机输出风速
：实测风机输出风速的10分钟平均值
：厂家的功率曲线规定的空气密度
：风场空气密度10分钟平均值
1.4功率曲线保证计算
在进行功率曲线保证计算时，应首先定义统计区间。
根据IEC相关标准的规定，把测量数据所覆盖风速范围分为长度为0.5 m/s的统计区间，区间的中心为0.5 m/s的整数倍（如下图所示）。
然后按照公式（5）（6）计算各个统计区间的平均风速和平均功率：
其中，：第i个统计区间的平均风速；
：第i个统计区间的平均功率；
：修正后第i个统计区间的第j个风速值；
：修正后第i个统计区间的第j个功率值；
：落入第i统计区间的数据量。
按照划分的统计区间，统计各风速区间的风频值：
其中：
：第i个统计区间的频率
：风速落入第i统计区间的数据量；
：风速数据总量。
按照公式（8）计算，功率保证系数K：
K：单台风机的功率保证系数；
M：统计区间个数；
：第i个统计区间的频率；
：第i个统计区间的平均功率；
：厂家给定的对应统计区间平均风速的功率。
计算得到的功率保证系数可用于合同中规定的保证值进行比较。
1.5 功率曲线计算时所用到的软件
由于功率曲线计算时需要风机一年的运行数据，而且要求数据采集间隔不大于30秒。
因此计算时，应用的数据总量约100万个。
如
果采用一般的办公软件实现如此大量的数据计算（例如Excel，单张表格只有6万行），计算效率较低。
在该方法中，数据处理使用了Wolfram开发的Mathematica计算软件。
该软件使用比较简单，经过短期培训就能迅速掌握。
功率曲线考核功率曲线考核应每半年进行一次，测量单位为单台风机。
风场应选取风场风机10%以上的风机进行考核计算，并重点选取经过技术改造或在额定风速下，发电量较低的风机进行核算。
通过核算分析可以判断风机发电性能是否合格，是否需要对风机进行优化。
2 实际运行机组功率曲线评估
为了验证本方法计算的准确性，对内蒙的某风场进行实验计算。
计算中采用了2009年1月1日至2009年12月31日，风机运行数据，以及2009年1月1日至2009年12月10日的测风数据。
通过计算，虽然该风场风机可靠性较高，但运行功率曲线比保证功率曲线低很多，功率保证值仅为93.7%。
特别是在额定风速下，部分风机仅达不到额定功率的92%。
另外，还有一部分风机，有不失速，或者失速风速右移的情况，这种情况的出现会对发电机和传动链的使用寿命造成极为不利的影响。
根据风机功率曲线的分析结果，风场运行单位要求风机厂家，根据不同风速段风机所表现的性能特点，调整风机参数设置和叶片安装
角，并对部分风机叶片，加装扰流发生器。
下图反映了风机修正前后功率曲线改善的情况。
经过计算，风机整改后，功率曲线值提高到95.8%。
发电量大幅提高。
3 结论
本文的结论如下：1)本文介绍的功率曲线和功率保证值的测量方法能够较好的反映风机运行的实际情况。
2)通过风机风力曲线的分析，可以对不同风速下，风机性能做出评价，对风机主要部件老化的加速情况、风机出力的稳定性分析，提供有力数据。
3)风机运行的工况会对风机的性能产生显著影响，通过风机功率曲线的分析，对风机控制参数和叶片进行调整，可以大幅提高发电量。
4)通过本考核方法的执行，进一步加强风力发电的生产管理，完备的生产指标体系，通过对生产指标的横向对比评价，提高了各风电场核心竞争力，从而推动生产经营活动向低成本、低排放、高效益方向发展，实现企业生产管理的纵向提升。