[发明专利]一种基于机头微气候评估风机发电能力的方法

说明书

本发明公开了一种基于机头微气候评估风机发电能力的方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：读取风机数据，步骤2对采集到的动态数据进行稳定工况判断，得到工况风速、工况功率、工况环境温度，步骤3：基于工况环境温度、风机海拔高度进行微气候空气密度计算；步骤4：利用微气候空气密度、工况风速和工况功率进行风速修正，将工况风速修正为机头前数据；步骤5：利用微气候空气密度修正厂商担保功率曲线；步骤6：计算机头微气候理论功率，相关数据记录归档；步骤7：重复1‑6过程，建立风机实际功率曲线模型；步骤8：利用风机实际功率曲线模型数据，进行风机发电能力评估。

技术领域

本发明涉及一种基于机头微气候评估风机发电能力的方法，属于风力发电 技术领域。

背景技术

经过几年的风电项目的开发与发展，我国风电装机容量已经十分巨大，风 电的迅猛发展无疑带来了巨大的机遇，但同时也带来了巨大挑战，已建成风电 场实际运行和经济效益存在一定的问题。风机发电能力评估是指对已经投产运 行风机的功率曲线进行的系统、客观的量化分析和评价。通过风电能力评估， 确定风机目前运行的健康水平，为风机后续的运行和检修提供数据支持。

目前行业内风机发电能力的评估近似方法有：测风塔数据外推法、样板机 法、机头风速法、偏最小二乘法等。

测风塔数据外推法：选择设定范围内风电场内的测风塔，并对测风塔采集 的历史数据进行分析处理；根据测风塔历史数据进行空气密度计算；根据测风 塔历史数据进行功率曲线校正；根据测风塔历史数据中特征风机的机头风速及 功率进行功率曲线拟合；将测风塔风速外推至每台风机轮毂高度处，建立测风 塔数据外推法理论功率计算模型；输入测风塔实时测风数据及较正空气密度到 理论功率计算模型进行计算；达到了准确预测风电场理论功率的目的。

样板机法：样板风机不受电网调度限负荷的影响，采用样板机法进行弃风 电量估算，采用样板机法估算风电场理论应发电量。

机头风速法：输入数据为机舱风速计的测量风速和功率的实时数据，对机 头风速法的输入数据进行筛选，筛选出代表风机正常运行状态的数据；对风电 场单台风机历史实测出力数据进行统计分析，并根据风机出力特性及风机理论 出力拟合功率曲线，建立理论功率计算模型；根据风电场风机实时信息数据实 时统计风电场实际运行风机数；确认风机实际运行情况；将运行机头风速数据 输入理论功率计算模型；输出风电场理论功率实时数据，对比分析风电场实际 运行结果。

最小二乘法：采用偏最小二乘(PLS)回归的方法为风电机组的发电功率进行 分段线性建模，其输入包含与本机相关性较高的相邻机组的运行数据，但不包 含风速测量值，以避免因测量精度低和输入变量维数少而导致的模型精度低的 问题，将得到的模型应用在改造后的机组上，对真实输出和模型输出进行比较， 以评估改造对发电功率提升的有效性。

现有的风机发电能力评估方法，目前现场工程使用效果不太理想，如在山 地风场不同风机位置风速差别大，测风塔外推法和样板机法无法以点带面；风 机出力特性为在实验室的指定的空气密度下测得，尤其冬夏温差大导致空气密 度差距大，机头风速法无法进行动态计算；最小二乘法单纯利用数据进行建模， 风机的不同工况未考虑，没有对发电能力进行评估。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于机头微气候评估风机发电能力的方法，以 解决现有技术现场工程使用效果不太理想，如在山地风场不同风机位置风速差 别大，测风塔外推法和样板机法无法以点带面；风机出力特性为在实验室的指 定的空气密度下测得，尤其冬夏温差大导致空气密度差距大，机头风速法无法 进行动态计算缺陷。

一种基于机头微气候评估风机发电能力的方法，所述方法包括以下步骤：

采集风机动态数据和静态海拔高度；并对采集到的动态数据进行稳定工况 判断，得到工况风速、工况功率、工况环境温度；

修正工况风速和厂商担保功率曲线，计算出机头微气候的理论功率；