一種基于機艙風速功率曲線的風電場理論功率評估方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種風力發電技術領域的方法，具體講涉及一種基于機艙風速功率曲 線的風電場理論功率評估方法。
【背景技術】
[0002] 隨著風電的快速發展，由于消納能力有限造成的棄風現象頻現，同時也存在由于 故障停機等原因造成的電量損失，如何科學評估這些電量損失及其成因已經越來越受到業 內的廣泛關注。要評估電量損失，首先需要對風電機組/風電場的理論功率進行評估，該能 力也稱"理論功率"。
[0003]實際生產中，風電場向調度上報的電量損失，有的用裝機容量作為理論功率，有的 采用計算時段起、止時刻功率的平均值作為理論功率，有的用預測功率作為理論功率，這些 方法由于缺乏理論基礎或誤差過大，不宜作為評估風電場發電能力的依據。
[0004] 現有技術中，針對棄風電量評估風電場理論功率的方法主要包括標桿風機法、歷 史數據法兩類。
[0005] 標桿風機法為在棄風時段保留幾臺風機正常運行，根據這幾臺風機的實際功率推 算整個風電場的理論功率。由于風機出力受到地表狀況、風向、風機尾流等因素的影響，不 同風機的出力并非簡單的線性關系，且實時發生著變化，因而標桿風機法存在過度簡化的 問題，容易帶來較大的計算誤差，特別是在風電場地形等條件較為復雜的情況下。
[0006] 歷史數據法有幾種變形，但基本思想都是根據非棄風時段的歷史數據建立風電場 輸出功率與測風數據之間的映射關系，再根據映射關系推算棄風時段風電場的理論功率。 現有的歷史數據法都針對整個風電場，從宏觀角度進行分析，難于進行精細化計算，因而計 算精度一般也不高。
[0007] 因此，需要提供一種誤差小、精度高的風電場理論功率評估方法。
【發明內容】
[0008]為克服上述現有技術的不足，本發明提供一種基于機艙風速功率曲線的風電場理 論功率評估方法。
[0009]實現上述目的所采用的解決方案為：
[0010] -種基于機艙風速功率曲線的風電場理論功率評估方法，其改進之處在于：所述 方法包括以下步驟：
[0011] I、確定風電機組正常運行時段內所述風電機組的機艙風速計的測量數據和所述 風電機組的實際輸出功率；
[0012] II、確定風電機組正常運行時段內的所述測量數據和所述實際輸出功率的風速功 率曲線；
[0013]III、確定風電機組非正常運行時段內所述風電機組的理論功率；
[0014]IV、確定所述風電機組非正常運行時段內所述風電場的理論功率。
[0015] 進一步的，所述步驟II中，運用分段函數擬合法建立如下式所示的風電機組正常 運行時段內的所述測量數據和所述實際輸出功率的風速功率曲線：
[0016]
[0017] 式中，p為風輪的輸出功率，Cp為風能利用系數，P為空氣密度，R為風輪半徑，s為機艙風速修正系數，Vs為機艙風速計測量風速，vin為切入風速，VMted為額定風速，Vciut為 切出風速，pratad為額定輸出功率。
[0018] 進一步的，所述步驟II中，運用功率曲線表法建立所述風速功率曲線；
[0019] 所述功率曲線表法包括：將獲取的機艙風速數據分為若干區間，計算每個機艙風 速區間內對應功率值的平均值，作為與風速對應的功率值。
[0020] 進一步的，所述步驟III中，風電機組非正常運行時段，修正所述風電機組正常運 行時段內的所述機艙風速和所述實際輸出功率的映射關系。
[0021] 進一步的，所述步驟III中，在風電機組非正常運行時段，根據風電機組的機艙風 速計的測量數據與修正后的所述映射關系，計算所述風電機組的理論功率。
[0022] 進一步的，所述步驟IV中，根據所述風電機組的理論功率按下式確定風電機組非 正常運行時段內所述風電場的理論功率：
[0023]
[0024] 其中，Pl為某一時刻風電機組的理論功率；n為風電場內風機的臺數；P為該時刻 風電場的理論功率。
[0025] 與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
[0026] 1、本發明提供的方法無需建立測風塔，能大幅降低風電場的運維成本，也可避免 流場計算過程中由于距離過長、參數或方法選擇不當引入的誤差，提高計算精度。
[0027]2、本發明提供的方法計算細化到單臺風機，不僅有利于提高計算精度，且便于根 據停機方式靈活設置計算方案，準確區分電量損失的來源是調度棄風還是風機故障等原 因。
[0028] 3、本發明提供的兩種風速功率曲線建立方法，可根據實際需要進行選擇。風速功 率擬合法中基于風速、功率數據，采用分段函數擬合得到功率曲線的數學表達式，能夠對全 區段風速與功率的關系進行準確描述，不會產生由于插值或均值計算帶來的誤差。功率曲 線表法無需求解數學函數，較為簡便，實際應用中，適用于數據量較大、質量較好、覆蓋率較 全的情況，風速區間越小，形成的功率曲線表及功率計算結果精度越高。
[0029] 4、本發明提供的方法得到的理論功率可細化到單臺風機，不僅可用于評估風電場 的電量損失，還能精細化區分電量損失來源（調度棄風、風機故障），從而為電網與風電場 清晰、準確評估各自原因造成的電量損失量提供了科學的依據。
[0030] 5、本發明提供的方法得到的理論功率由于精度較高、精細到單機，還可以作為輸 入量用于超短期風電功率預測、短期風電功率預測在線修正、短期風電功率預測離線建模， 以及其它與風電場輸出功率相關的科學研究，有利于提高風電場的科學管理水平、運營效 率與經濟效益。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發明方法的流程圖；
[0032] 圖2為本實施例中風電機組機艙風速功率曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0033] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做進一步的詳細說明。
[0034] 如圖1所示，圖1為本發明方法的流程圖；本發明提供一種基于機艙風速功率曲線 的風電場理論功率評估方法，該方法包括以下步驟：
[0035] 步驟一、確定風電機組正常運行時段內，所述風電機組的機艙風速計的測量數據 和所述風電機組的實際輸出功率；
[0036] 步驟二、確定風電機組正常運行時段內的所述機艙風速計的測量數據和所述實際 輸出功率的風速功率曲線；
[0037] 步驟三、確定風電機組非正常運行時段內所述風電機組的理論功率；
[0038] 步驟四、確定所述風電機組非正常運行時段內所述風電場的理論功率。
[0039] 步驟二中，確定風電機組正常運行時段內的所述機艙風速計的測量數據和所述實 際輸出功率的風速功率曲線提供兩種方法。
[0040] ①、方法一：功率曲線擬合法
[0041] 具體包括以下步驟：S101、按下式確定風電機組輸出功率與所述風電機組上風向 風速能量轉換關系：
[0042]
[0043] 其中，p為風輪的輸出功率，Cp為風能利用系數，P為空氣密度，R為風輪半徑，v 為