风力发电机组功率曲线考核初探
风电场的功率曲线优化研究
风电场的功率曲线优化研究近年来，随着环境保护的日益重视和可再生能源的推广应用，风力发电作为一种清洁能源形式变得越来越重要。
然而，由于风能的不稳定性和不可控性，风电场的功率曲线优化成为了提高风力发电效率的关键研究方向。
本文将从风能资源评估、排风优化和风机控制策略三个方面，探讨如何优化风电场的功率曲线。
首先，风能资源评估是功率曲线优化的第一步。
风能是风力发电的基础，因此准确评估风能资源并选址建设风电场是至关重要的。
通常，风能资源评估包括统计数据分析、场地勘测、实测数据分析和气象模型模拟等方法。
其中，统计数据分析可以通过历史风速和风向数据进行长期平均和频率分析，对风能资源进行初步评估。
而场地勘测和实测数据分析则可以在建设风电场之前对具体场地的风能资源进行详细评估，获取更准确的风速和风向数据。
此外，气象模型模拟可以通过建立气象模型，结合地理和气候条件，预测未来一段时间内的风能资源情况。
通过综合利用这些方法，可以评估出风电场的风能资源分布情况，为后续功率曲线优化提供依据。
其次，排风优化是改善风电场功率曲线的关键一环。
由于风能的不稳定性和随机性，风电场的功率曲线存在波动和不平衡的问题。
为了充分利用风能资源，需要通过合理的排风优化策略来提高功率曲线的平滑度和稳定性。
目前，常见的排风优化策略包括风机的选型和布局、风机间距的调整、风机叶片角度的控制、风电场运行模式的优化等。
风机的选型和布局是排风优化的基础，要根据具体的地理和气候条件，选择适合的风机型号和布局方式，以确保风机之间的相互影响最小化。
风机间距的调整可以通过合理的间距设置，减小风机之间的相互干扰，降低功率曲线的波动性。
风机叶片角度的控制则可以根据实时的风速和风向数据，调整风机叶片的角度，使其与风方向最大的夹角，从而提高风能的捕获效率。
此外，风电场运行模式的优化可以通过合理安排风机的投运和停机时间，以及风机的负荷调节策略，减少风电场功率的波动性，使功率曲线更加平稳。
风电机组风速-功率特性曲线建模研究综述
风电机组风速-功率特性曲线建模研究综述杨茂;杨琼琼【摘要】风速-功率特性曲线是风力发电机组设计的基础,也是考核机组性能、评估机组发电能力的一项重要指标.介绍风速-功率特性曲线的定义、概念和基本特点,分别从参数方法、非参数方法、离散方法、随机方法4个方面详细阐述风速-功率特性曲线建模的实现方法.分析建模精度的评价方法,提出目前风速-功率特性曲线建模遇到的问题以及需要进行深入研究的发展方向.%The wind speed-power characteristic curve is the basis for the design of wind turbine,and it is also an important indicator for assessing the unit performance and generation ability.The definition,concept and basic features of wind speed-power characteristic curve are introduced,and the modeling methods for the curve are elaborated from four aspects,i.e.parametermethod,nonparametric method,discrete method,and random method.The evaluation method for modeling accuracy is analyzed and also the problems currently faced during modeling and the development directions needed to be deeply researched are proposed.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2018(038)002【总页数】10页(P34-43)【关键词】风速-功率特性曲线;参数方法;非参数方法;离散方法;随机方法;建模【作者】杨茂;杨琼琼【作者单位】东北电力大学电气工程学院,吉林吉林132012;东北电力大学电气工程学院,吉林吉林132012【正文语种】中文【中图分类】TM6140 引言随着世界经济迅速发展，相应的能源需求也随之增长，传统的化石能源面临着能源枯竭的威胁。
福建某风电场功率曲线测试分析及改进研究
福建某风电场功率曲线测试分析及改进研究文|林通达，莫尔兵某风电场位于福建省陆地区域，安装了35台额定功率为2500kW的直驱型风电机组，风轮直径为110m，塔筒高度为80m。
投运后年发电量未达到预期，为了分析原因，业主组织第三方进行了功率曲线测试。
由于风电场地形复杂，不满足IEC61400-12标准规定的测试地形要求，经过对风电场35台机组的实地考察，第三方测试机构选取地形条件最好的G6号机组，拟定了用激光雷达测风的方式进行功率曲线测试。
第一次测试结果表明功率曲线比设计值低，没有达到合同要求的功率曲线保证值。
机组厂商对测试机组进行了检查，并分析了测试原始数据，检查结果表明机组整体处于正常状态，机组的控制系统与经过型式认证的原型机有较大差异，分析测试原始数据发现机组的控制策略及算法需要进行调整。
为了验证技术分析的结论，机组厂商对该机组的电控系统进行了改造，采用改进后的控制策略及算法进行第二次测试，在两次测试机组及测试系统完全相同的条件下，第二次测试结果证明了改造后的功率曲线有较大幅度的提高，满足了合同规定的功率曲线保证值要求。
功率曲线测试方法及结果按照IEC61400-12标准，进行了测试扇区筛选，确定了有效扇区为19.8°~85°，在G6号机组东北方向安装激光雷达。
功率曲线测试的数据采集系统由1个 Ammonit Data Logger Meteo-40M型主采集模块、1个安科瑞 BD-4P型功率变送器、1组（3个）AKH-0.63/KFXZ型电流互感器、1个HMS83温湿度一体计、1个BP-20 型气压计以及1台Windcube V2型激光雷达组成。
具体采集方法为：风电机组功率信号由安装在塔筒底部的功率变送器采集，采样频率为1Hz。
数据采集以 10分钟为计算周期，计算平均值、最大值、最小值和标准偏差。
净电功率由安科瑞 BD-4P型功率变送器测量得到，净电功率的采集在被测机组侧进行。
浅谈风力发电机组的风速功率曲线
浅谈风力发电机组的风速功率曲线摘要：本文介绍了风电机组风速功率曲线的定义及的相关指标术语，分析了风速功率曲线的作用和影响因素，并结合行业案例，阐述了风速功率曲线的实际应用。
风速功率曲线可用于风电机组异常运行数据的清洗、故障诊断和风电机组发电控制策略的优化等。
关键词：风速；功率；风速功率曲线；异常数据；故障诊断；优化1.引言对于风力发电机组，考核机组性能、评估发电能力，始终贯穿于整个机组设计、风场选址、机组发电、机组运维等全过程中。
如何合理地提高机组运行效率、评估机组运行状况，始终是业内的一个重要研究课题。
本文给出了风场风速功率曲线的定义、作用、影响因素、分析方法以及解决的实际问题，旨在通过对风速功率曲线的介绍、现有方法的分析和讨论及其应用，对其应用前景和发展方向进行归纳总结。
1.风速功率曲线定义根据IEC6140012标准的定义，风力发电机组的风速功率曲线是风力发电机组输出功率随10min平均风速变化的关系曲线，如果不考虑其他因素（忽略风电机组的内部特性），风力发电机组输入的风速是影响其输出功率（即有功功率）的主要因素。
其中，为风电机组输出的有功功率，单位为，为测量的风速，单位为。
对于每一种风力发电机组的机型，生产厂商都会有一个理论风速功率曲线，通过实际风速功率曲线与理论风速功率曲线的对比，可判断风力发电机组是否处于超负荷、欠负荷或正常负荷运转。
然而由于风电机组的实际运行环境与理想设计环境有较大差别，导致理论风速功率曲线在实际风场中产生偏差，因此为了能真实反映风力发电机组的实际运行状态，需要构建风场实际的风速功率曲线。
图 1展示了国内某风场2.5MW机型10台机组的实际风速功率散点与理论风速功率曲线，从图中可以看出，实际的风速功率散点与理论风速功率曲线之间存在某些偏差。
图 1某风场10台2.5MW机组的实际与理论风速功率曲线1.风速功率曲线的作用在风力发电机组的设计阶段，风速功率曲线可以从理论上可以确定风力发电机组的功率特征与运行特点，并且可以从理论上来评估风电机组的发电量与发电效率，进而衡量风电机组的风能转换能力。
风力发电机组功率曲线一致性治理浅析
风力发电机组功率曲线一致性治理浅析摘要：风力发电机组功率曲线主要用于分析机组性能、评估机组发电能力。
根据功率曲线不仅能够判定风电机组输出性能的优劣，还可以分析风电机组及主要部件运行状况是否正常，及时发现潜在的电气和机械问题。
此外功率曲线的准确与否，与风电场运行评价、风电指标体系正常运行、达设计值分析密切相关，直接影响风机发电量及经济效益。
做好风力发电机组功率曲线一致性分析和治理，有助于提高风力发电机组发电效益，进一步提升设备管理水平。
关键词：风力发电；功率曲线；一致性；离散率；运行评价1风力发电机组功率曲线一致性系数与离散率1.1功率曲线一致性系数所谓功率曲线就是以风速(Vi)为横坐标，以有功功率Pi为纵坐标的一系列规格化数据对(Vi，Pi)所描述的特性曲线。
在标准空气密度（ρ=1.225kg/m3）的条件下，风电机组的输出功率与风速的关系曲线称风电机组的标准功率曲线。
根据风力发电机组所处位置风速和空气密度，观测机组输出功率与主机厂商提供的额定功率曲线进行比较，选取切入风速和额定风速间以1m/s为步长的若干个取样点进行计算，可得出功率曲线一致性系数。
为保证数据的准确性，也可选取更小的风速步长。
功率曲线一致性系数=（1-）*100%其中i为取样点，n为取样点个数。
正常情况下，功率曲线一致性系数一般介于95%—105%之间。
1.2功率曲线一致性系数离散率理想状况下同风场同机型的机组运行数据得到的功率曲线应是一致的，功率曲线一致性系数离散率（以下简称离散率）越大，说明同机型不同机组间功率曲线差异越大。
离散率=功率曲线一致性系数标准差/功率曲线一致性系数平均值离散率越大说明机组间功率曲线差异越大，离散率越小说明机组间功率曲线差异越小。
2功率曲线一致性系数与离散率应用2.1数据统计分析目前新能源发电企业基本实现了集中监控，对风力发电机组全量数据进行了采集，可利用大数据平台和智能报表系统，按月、季、年定期开展风力发电机组功率曲线一致性数据统计和分析。
风力发电功率曲线拟合方法研究
风力发电功率曲线拟合方法研究随着可再生能源的不断发展和应用，风力发电已成为当今最受欢迎的一种能源形式。
而风力发电的效率和可靠性，直接关系到其未来的发展和应用。
因此，在风力发电中，功率曲线拟合方法需要被更加深入地研究和探讨。
一、风力发电的功率曲线及其作用风力发电的功率曲线是指在不同风速条件下，风力发电机组输出的电能与风速之间的函数关系。
在实际的风力发电中，因为风速会不断变化，而风力发电机的输出电能也会随着风速的变化而发生变化。
因此，了解风力发电的功率曲线对于实际的风电运行和管理至关重要。
首先，通过功率曲线拟合方法可以预测风速变化时，风力发电机组的输出电能的变化趋势。
其次，通过对风力发电机组的功率曲线进行有效的拟合，可以更加精确地预测风电发电的效率和输出电量。
这有助于风电站进行更加科学合理的运营和管理，提高风电发电的效率。
二、风力发电功率曲线拟合方法的分类在风力发电的功率曲线拟合方法中，常见的方法有三种，分别是经验曲线法、物理模型法和统计学方法。
下面分别对这三种方法进行简要的介绍：1. 经验曲线法经验曲线法是通过先将风电发电机组的多组实测数据进行处理，并找出其中最典型的功率曲线进行拟合和预测。
这种方法的优点在于其操作简单，无需进行复杂的建模和计算。
但缺点也很明显，就是其预测精度不高，而且只能针对特定的风电场使用。
2. 物理模型法物理模型法是通过对风力发电机内部的建模和分析，从而得出其输出功率与风速之间的关系函数。
这种方法可以较准确地模拟风电机的运行过程和输出功率，并对风速进行有效预测。
但其缺点在于其建模时需要考虑的因素较多，且操作复杂，需要进行计算和求解。
3. 统计学方法统计学方法是通过收集大量的风速和功率数据，并通过对其进行分析和处理，得出经验统计的关系函数。
这种方法相对来说较为简单，且可以进行大规模的应用和推广。
但其拟合的精度和可靠性还有待进一步提高。
三、风电场功率曲线拟合方法的优缺点针对风电场的功率曲线拟合方法，其具有以下优缺点：1. 优点：（1）在拟合时可以考虑风电场的地理位置、气象条件和风机机型等因素。
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。
关于风力发电机组功率曲线的影响因素的分析
【摘要】风力发电机组功率曲线是判定机组发电性能的重要指标，根据某风电场风力发电机组功率曲线存在偏差的情况，对影响风力发电机组功率曲线的因素进行分析，制定排查计划，使得风机发电性能最大化。
【关键词】功率曲线影响因素风力发电机组在设计、试验和运行过程中，机组的功率曲线是一个非常重要的指标，在风力发电机组生厂商向业主单位提供设备的同时，均会提供机组相应的标准功率曲线。
由于各个地区自然因素的不同，风力发电机组在并网发电过程中的实际功率曲线可能与标准功率曲线存在偏差，根据某风电场风力发电机组功率曲线存在偏差的情况，对风力发电机组功率曲线的影响因素进行深入分析，寻找解决方案。
1风力发电机组功率曲线概述功率曲线指风力发电机组输出功率和风速的对应曲线。
描绘风电机组净电功率输出与风速的函数关系图和表。
风力发电机组实际运行的功率曲线反馈了机组的实际效率，实际功率曲线的优良反映了机组的经济性。
标准功率曲线是在标准的工况下，根据风电机组设计参数计算给出的风速与有功功率的关系曲线。
标准功率曲线所对应的环境条件是：温度为15℃，1个标准大气压（1013.3hPa），空气密度为1.225kg/m³。
风电场的实际工况与标准功率曲线给定的环境条件之间存在很大的差异，这就决定了实际运行的功率曲线与标准给定功率曲线的区别。
当实际功率曲线高于标准给定功率曲线时，风力电机组会处于过负荷状态，损害机组，减少机组运行寿命。
当实际功率曲线低于标准给定功率曲线时，会造成发电量下降。
2影响风力发电机组功率曲线的因素2.1 风向标测得风向与实际风向存在偏差风力发电机组运行过程中，风向标不断跟踪变化的风向，控制叶轮持续对准最大风向，使机组最大程度的获得风能。
根据贝兹理论，风力发电机组在风能中吸收的功率为：P=1/2ρSCpv³式中，ρ为空气密度，S为叶轮的扫风面积，Cp为理论风能利用系数，v为垂直叶轮平面的风速。
在上式中，v为垂直叶轮平面的风速，当风力发电机组风向标测得的风向与实际风向出现偏差的时候，机组的输出功率会受到严重的影响。
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风力发电机组功率曲线考核初探
汕头华能南澳风力发电有限公司张秋生
摘要：当前全国风电事业蓬勃发展，众多实力雄厚
的大公司正在投资或正准备投资大型风电场。
面对
国际风电市场纷乱复杂的风机产品，在引进的过程
中应特别注意机组性能考核办法的谈判。
本文就风
力发电机组安装现场进行性能考核的一些问题作了
粗略探讨，以期抛砖引玉，在国内风电界尽快形成
系统的、切实可行的考核办法。
象大多数电厂一样，发电机组效率曲线的考核是整个电厂考核验收的重点。
在考核过程中，火力发电机组较容易控制一个特定功率点所对应的工况条件，对那些有如大气压力、温度、湿度、燃料热值之类的参数也可以简便地从非标准状态折算成标准状态。
总的来说，火力发电机组的效率曲线考核较为简单明了。
同样，对风力发电机组的功率曲线的考核也应引起足够的重视，它是衡量整台机组经济技术水平的最佳尺度。
所谓功率曲线，就是一条风力发电机组输出功率随风速变化的关系曲线。
然而，要在风机安装现场较准确地考核机组的功率曲线却不是那么容易。
而对任何一个投资商来说，
这恰恰是他们最为关心的一件事，也就是说，他们投资购买的设备的性能指标是否达到他们的期望值。
下面就影响风力发电机功率曲线测绘的一些因素谈几点粗浅看法：
1、风力发电机自身测绘的功率曲线的偏差
一般上风向的水平轴风力发电机的机舱尾部都装有风速计，风机在运行过程中，其计算机根据这个风速计测得的十分钟平均风速和相对应的十分钟平均有功功率自动绘制生成该机组的功率曲线。
众所周知，功率曲线的确切含义是表征风机风轮前远方的来风风速V1与发电机输出的有功功率的关系。
而风力机上安装的风速计测得的风速却是来风V1在风轮上做功后气流流速降低的风速。
风通过风轮后风速减弱的机理实质是来风损失了动能而风轮获得了机械能，根据能量守恒定律，来风V1通过风轮后的气流流速肯定降低。
所以用尾流绘制的功率曲线一定存在较大偏差。
要知道这个偏差值有多大，首先要弄清楚风轮前远方风速V1同风轮后远方风速V2以及气流通过风轮时的风速V´之间的关系。
值得注意的是，由于风能同风速的三次方成正比，所以风速的微小偏差会造成功率的很大偏差。
在此如果不加修正就用风机上风速计测得的风速进行功率分析，那么得到的功率曲线一定比实际上好得多。
下面举一个例子进行说明：
某一台额定参数为Pn＝750kw，Vn＝15m/s的水平轴定浆距风力发电机。
其风轮前后风速的变化及瞬时能量转换由流线图（图一）表示，F为风轮扫风面积。
根据贝兹（Bets）推论，各参数存在下列关系：
（1-ξ2）(1+ξ) (1)
V´＝（V1＋V2）(2)
ξ＝
其中Cp为功率系数，反映风机从风能中获得能量之比值。
该风机的功率系数Cp随风速变化的关系如（图二）所示，由此曲线及式（1）、（2）可计算出每一来风风速
V1所对应的V2及V´值，并绘制它们的关系曲线（图三）
由于这种风机的风速计装在机舱上，距离风轮后面约5米，而V´和V2分别表示风轮处及风轮后远方的气流速度。
从流线图（一）可以清楚地看到，因低速气流中的空气可认为是不可压缩的物质，根据质量守恒定律，在能量
转换过程中，进出气流量应该相等，气流经风轮后通流面积增大，速度逐渐减小。
因此，风速计上测得的风速Vm，既不是后远方的风速，也不是风轮处的风速，它必定在V´与V2之间。
到此为止，利用V1同Vm的对应关系，很容易从风机计算机上绘制的功率曲线①，求得修正后的实际功率曲线②，如图（四）所示。
实际功率曲线②相对于计算机上的功率曲线①在V＝10m/s附近，偏差最大。
在风力发电机组功率曲线考核验收过程中，应使用修正后的功率曲线②与合同规定的标准功率曲线进行对比。
图四
2、现场影响功率输出的其它因素
⑴空气密度
风力发电机的输出功率同空气的密度成正比，在现场
进行功率测量计算时，必须安装大气压力和温度传感器，并将其十分钟平均值作连续记录。
每个功率平均值均可根据与大气压力、大气温度相关的空气密度状况来修正，也就是说，为了比较，要把所得到的功率曲线换算到标准条件下，即：
空气密度ρ0＝1.225kg/m3
温度t0＝15℃(T0＝288.15K)
压力B0＝101.33KPa
测量点的空气密度按下面的方式进行计算：
ρ＝ρ0
t：现场测到的大气温度值
B：现场轮毂高度处测得的大气压力
⑵风湍流的影响
在地形较为复杂，地面粗糙较大的山区，接近地表高度的湍流较严重。
用来记录风速、风向及压力、温度的自动记录仪，一定要具备阵风记录的功能，以便在建立测量点周围风流模型的基础上，正确估计和修正湍流强度对功率输出的影响。
在条件较差的情况下，可利用绑彩带的气球上彩带的飘动情况粗略估测紊流的存在与否和强度的大小，如图(五)示。
在现场测绘功率曲线时，应尽量避开湍流的影响，即尽可能选择湍流强度低的机位，以求得到较为准确的测绘结果。
⑶测风仪的安装位置
测风仪与风力发电机的水平距离，国际能源署（IEA）推荐的意见是，置于风力发电机前面且距离等于二到八倍风轮直径。
这里主要考虑了二个因素，一是不要让风力机在风轮前面因它自身形成了气流而干扰风速计。
另一方面也要避免在测量点和风力发电机之间出现平均值时间误差。
在实际操作中，还要充分考虑地形情况，如山区地带山形变化急剧且无规律的情况下，风况较为复杂，建议此距离选择在二至四倍风轮直径之间较为合适。
风速计必须安装在轮毂高度上，以尽可能地获取有代表性的风数据。
这样既可消除风速随高度变化产生的误差，也可以减少因安装过低紊流含量过大的影响。
测风塔尽量采用圆柱型杆式结构，仪器同测风杆保持1.2米以上的水平距离.桁架式测风塔对风的遮档较严重，如果可能的话，最好采用超声波测风设备，以获得更精确的测风数据。
综上所述，制定风力发电机组功率曲线的考核办法，应因地制宜，根据不同的风电场选择具体的考核办法。
笔者建议：对地势平坦空旷，周围地表粗糙度低的近海风电场，在场区内适当位置建立气象站，测取具有代表性的数据校正风力发电机的功率曲线；对地形复杂，风况多变的海岛风电场，选择合理的机位，利用机组计算机绘制的功率曲线，通过理论计算（本文第一点论述办法）校正功率曲线更切合实际。