目前，現(xiàn)實(shí)運(yùn)行功率曲線考核風(fēng)電機(jī)組性能受到業(yè)內(nèi)人士的過度正視。國內(nèi)大部分整機(jī)制造商都是通過的設(shè)計評估或設(shè)計認(rèn)證，在認(rèn)證時并未對風(fēng)電機(jī)組功率曲線進(jìn)行測試。因此，大部分制造商提供的擔(dān)保功率曲線是通過設(shè)計仿真計算出來的理論功率曲線(靜態(tài)功率曲線)，但因?yàn)楝F(xiàn)場風(fēng)況、傳動鏈阻尼、體系測風(fēng)等因素的影響，風(fēng)電機(jī)組的現(xiàn)實(shí)功率曲線與理論曲線會存在差異。
現(xiàn)實(shí)運(yùn)行功率曲線的外界影響因素許多，也極其復(fù)雜。因此，風(fēng)電機(jī)組現(xiàn)實(shí)運(yùn)行得到的功率曲線很難正確反映機(jī)組的出廠性能。也就是說，從肯定程度上講，風(fēng)電機(jī)組現(xiàn)實(shí)運(yùn)行功率曲線與出廠性能之間的相干性較差。另一方面，風(fēng)電機(jī)組的現(xiàn)實(shí)運(yùn)行功率曲線，因其可以反映機(jī)組的現(xiàn)實(shí)運(yùn)行狀況與機(jī)位的風(fēng)況條件，對判斷和處理機(jī)組故障十分有利。然而，業(yè)內(nèi)人士對此卻普遍關(guān)心較少。
風(fēng)電機(jī)組的靜態(tài)與動態(tài)功率曲線
功率曲線是風(fēng)電機(jī)組的緊張運(yùn)行性能的體現(xiàn)情勢。所謂功率曲線就是以風(fēng)速(Vi)為橫坐標(biāo)，以有功功率Pi為縱坐標(biāo)的的一系列規(guī)格化數(shù)據(jù)對(Vi,Pi)所描述的特征曲線。
標(biāo)準(zhǔn)功率曲線是在標(biāo)準(zhǔn)工況下，根據(jù)風(fēng)電機(jī)組設(shè)計參數(shù)計算給出的風(fēng)速與有功功率的關(guān)系曲線。標(biāo)準(zhǔn)功率曲線所對應(yīng)的環(huán)境條件是：溫度為15℃，1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(1013.3hPa)，空氣密度為1.225kg/m3。標(biāo)準(zhǔn)功率曲線只是通過靜態(tài)的模仿計算獲得，而未考慮其他可能影響到風(fēng)電機(jī)組功率曲線的因素，如圖1所示。
在標(biāo)準(zhǔn)空氣密度(ρ=1.225kg/m3)的條件下，風(fēng)電機(jī)組的輸出功率與風(fēng)速的關(guān)系曲線稱為該風(fēng)電機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)功率曲線。
靜態(tài)功率曲線忽略了風(fēng)的湍流特征，是理想情況下的機(jī)組出力性能。在對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行仿真時還必要考慮控制策略的作用,以反映機(jī)組的現(xiàn)實(shí)運(yùn)行狀況,如變速變槳機(jī)組必要通過改變槳距角來控制輸出功率的大小，在快達(dá)到滿負(fù)荷與滿負(fù)荷之間有顯明的拐點(diǎn)，如圖1所示。靜態(tài)功率曲線是在風(fēng)速恒定條件下得到的風(fēng)電機(jī)組可以產(chǎn)生的電功率,但現(xiàn)實(shí)風(fēng)速是一直地轉(zhuǎn)變的。
動態(tài)功率曲線是考慮風(fēng)的湍流特征而繪制的功率與風(fēng)速關(guān)系曲線,每種風(fēng)速下的功率是肯定時間內(nèi)的功率平均值。動態(tài)功率曲線在達(dá)到額定功率之前更平滑,無顯明拐點(diǎn)，如圖2所示，顯然更吻合機(jī)組平緩運(yùn)行的現(xiàn)實(shí)情況。因此，風(fēng)電機(jī)組動態(tài)功率曲線的滿負(fù)荷發(fā)電風(fēng)速高于靜態(tài)功率曲線的滿負(fù)荷發(fā)電風(fēng)速。
風(fēng)電機(jī)組現(xiàn)實(shí)運(yùn)行功率曲線的考核
一、評估風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行功率曲線的長期性和復(fù)雜性
受外部環(huán)境和控制策略的影響，風(fēng)電機(jī)組現(xiàn)實(shí)測試的功率曲線與標(biāo)準(zhǔn)功率曲線存在著很大的誤差。
功率曲線是由機(jī)組發(fā)電功率與風(fēng)速逐一對應(yīng)而形成的特征曲線。因風(fēng)電機(jī)組葉輪質(zhì)量較大，監(jiān)控體系上表現(xiàn)的瞬時風(fēng)速和風(fēng)電功率不同等的情況會經(jīng)常出現(xiàn)，且風(fēng)況轉(zhuǎn)變的隨機(jī)性很大。從實(shí)踐來講，風(fēng)速點(diǎn)的數(shù)據(jù)量過少，不具有評估價值。在短時間內(nèi)，機(jī)組不能形成較為完備、正確的功率曲線。風(fēng)電機(jī)組現(xiàn)實(shí)運(yùn)行功率曲線的形成必要一個較長的時間過程，因此，評價功率曲線肯定要使用長期數(shù)據(jù)。同時，現(xiàn)場的功率曲線調(diào)整后所需的驗(yàn)證時間較長。
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18709-2002《風(fēng)電場風(fēng)能資源測量方法》和GB/T18710-2002《風(fēng)電場風(fēng)能資源評估方法》制訂的《風(fēng)電場風(fēng)能資源測量和評估技術(shù)規(guī)定》(發(fā)改能源[2003]1403號)中要求：“現(xiàn)場測量收集數(shù)據(jù)應(yīng)至少延續(xù)進(jìn)行一年，并保證采集的有用數(shù)據(jù)完備率達(dá)到90%以上”。這就是說，在獲得風(fēng)電機(jī)組的現(xiàn)實(shí)運(yùn)行功率曲線時，不僅要考察每臺機(jī)位的湍流強(qiáng)度等風(fēng)況條件和地形條件，功率曲線形成的時間長短、數(shù)據(jù)的完備性，還需考慮有用數(shù)據(jù)完備率。例如：風(fēng)電場限電后所生成的功率曲線數(shù)據(jù)，不能稱之為有用數(shù)據(jù);受到干擾和影響的數(shù)據(jù)因不能反映風(fēng)電機(jī)組的真實(shí)性能，不能計入風(fēng)電機(jī)組現(xiàn)實(shí)運(yùn)行功率曲線的形成和統(tǒng)計之中。
風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行功率曲線是通過散點(diǎn)分布圖繪制而成。從嚴(yán)酷意義上講，功率曲線是測不準(zhǔn)的，由于機(jī)組的實(shí)測功率曲線很離散且范圍較寬。
在滿負(fù)荷風(fēng)速以下的風(fēng)速段，不僅統(tǒng)一風(fēng)速機(jī)組功率的最大值和與最小值之間的誤差偉大，而且功率平均值也處在一個很寬的范圍。因?yàn)楣β是€散點(diǎn)分布的離散性，統(tǒng)一風(fēng)電機(jī)組在不同時間的現(xiàn)實(shí)運(yùn)行功率曲線肯定是不同的。在其他條件完全雷同的情況下，因主控的不同(包括主控參數(shù)，主控硬件，軟件等)會造成功率曲線的不同。
因?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組的現(xiàn)實(shí)運(yùn)行功率曲線受到風(fēng)電場的風(fēng)況和形成條件的影響，風(fēng)電機(jī)組在不同風(fēng)況和條件下形成的功率曲線是不同的。一臺性能優(yōu)秀的風(fēng)電機(jī)組，在風(fēng)況較差的條件下，形成的功率曲線完全可能達(dá)不到其理論值，發(fā)電量低于其他同類型風(fēng)電機(jī)組。
所以，我們在通過現(xiàn)實(shí)運(yùn)行功率曲線考察風(fēng)電機(jī)組性能時，應(yīng)當(dāng)考慮影響功率曲線的多種因素，并對環(huán)境、停滯物等影響因素給以嚴(yán)酷的限定條件。根據(jù)負(fù)載的性子，負(fù)載的大小以及風(fēng)電機(jī)組安裝現(xiàn)場的風(fēng)速、風(fēng)向、地形等情況的不同，風(fēng)電機(jī)組的功率曲線是一組而不是一條。也就是說，統(tǒng)一風(fēng)電機(jī)組會因條件(如：時間、季節(jié)、位置、限負(fù)荷等)的改變形成一系列不同的功率曲線。
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