1、 电 力 行 业 团 体 标 准电 力 行 业 团 体 标 准 ICS：27.180 T/CEEMA 0022020 风力发电机组功率曲线验证技术规范 Technical Specification for Verification of Power Curve of Wind Turbin 2020-06-24 发布发布 20202020-0606-2424 实施实施 中国电力设备管理协会中国电力设备管理协会 2 T/CEEMA 0022020 目 次 1 范围范围.1 2 规范性引用文件规范性引用文件.1 3 术语和定义术语和定义.1 3.4 保证功率曲线.2 4 功率曲线验证前期准备功率
2、曲线验证前期准备.4 4.1 空气密度与风速频率.4 4.2 机组功率曲线确认.5 4.3 功率曲线验证数据来源.5 4.4 风电机组状态.5 4.5 风力发电机组运行要求.5 4.6 样板机选择和确认.6 5 功率曲线验证程序功率曲线验证程序.6 5.1 数据采集.6 5.2 数据同步.7 5.3 数据剔除.7 5.4 使用孪生保证功率曲线反推真实风速.7 5.5 实际功率曲线.8 5.6 年发电量.9 5.7 功率曲线验证保证值计算.10 5.8 全场机组性能评价.10 I 微信关注电力图书馆微信公众号 微信关注电力图书馆微信公众号 微信关注电力图书馆微信公众号T/CEEMA 002202
3、0 前 言 本标准按照 GB/T 1.12009 给出的规则起草。本标准由中国中国电力设备管理协会风电专业委员会提出。本标准由中国中国电力设备管理协会归口。本标准主要起草单位：中国电力设备管理协会、中国质量认证中心、北京计鹏信息咨询有限公司、北京拾易技术有限公司、华能山东新能源公司、华电电力科学研究院、金风科技股份有限公司、中国华电科工集团有限公司、大有碩能实业有限公司、明阳智慧能源集团股份公司 本标准主要起草人：吴耿松 辛克峰 李国庆 王钊 孙荣富 周斌 杜文珍 巩家豪 邢合萍 高赟 安沙 冯雅皓 胡晓春 康巍 王英博 张瑞君 杨军 韩利坤 王瑜 丁然 刘鹏程 杨亮 许伟伟 刘庆超 魏超 王
4、照阳 薛浩宁 高鹏 II 微信关注电力图书馆微信公众号 微信关注电力图书馆微信公众号 微信关注电力图书馆微信公众号T/CEEMA 0022020 风力发电机组功率曲线验证技术规范 1 范围 本标准规定了风力发电机组（以下简称风电机组）及全场风力发电机组功率曲线验证方法。本标准适用于并网型风力发电场。2 规范性引用文件 下面的文件全部或部分被引用，凡是注明引用的文件，以引用的版本为准。对于没有引用日期的文件，以最新版本为准。GBT18451.2-2012 风力发电机组功率特性测试 IEC 61400-12-1：2005 风电机组 第 12-1 部分：风力发电机组功率特性测试 GBT/18710.
5、2-2002 风电场风能资源评估方法 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本规范。3.1 风车库 由中国电力设备管理协会发起的 风电机组功率曲线全生命周期闭环管理和数据开发 项目的简称，是一个面向全球开发的数据库。该数据库积累了风电机组型式认证、风电场设计、风电机组选型、风电场投产后功率曲线验证、风电场出质保前功率曲线验证、风电场运维治理等与风电机组功率曲线全生命周期管理相关的主要参数和指标。3.2 认证功率曲线 在标准空气密度（=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为该风电机组的认证功率曲线。认证功率曲线需要经过认证机构在机组型式认证过程中确认。3.3 孪生功
6、率曲线 中国风电场设备管理对标评价平台 利用人工智能算法，计算得到的一条与认证功率曲线高度拟合的风速和功率之间函数关系的曲线，要求使用两条曲线计算的发电量偏差不大于 1%。孪生功率曲线的应用将机组理论功率的计算从差值法提升到了函数法，使用函数法将大大提高机组功率计算的科学性、稳定性、易编程性，将引领风电行业进入风电机组理论功率计算效率更高的函数新时代。1 微信关注电力图书馆微信公众号 微信关注电力图书馆微信公众号 微信关注电力图书馆微信公众号T/CEEMA 0022020 3.4 保证功率曲线 在现场空气密度的条件下，风电机组的输出功率与风速的关系曲线称为该风电机组的保证功率曲线。要求使用认证
7、功率曲线和现场空气密度推导得出。3.5 孪生保证功率曲线 在现场空气密度的条件下的孪生功率曲线。要求使用孪生功率曲线和现场空气密度推导得出。本规范使用孪生保证功率曲线计算理论发电量，用于功率曲线验证。3.6 SCADA 功率曲线 根据 SCADA 系统采集的风速和功率数据绘制的功率曲线。SCADA 功率曲线有时与实际功率曲线存在偏差，不适合用于功率曲线验证。3.7 实际功率曲线 利用 SCADA 风速校正后（使用风速校正函数）实际风速，绘制风电机组功率与实际风速的关系曲线，用图形和表格表示。实际功率曲线反映了机组的真实性能，是功率曲线验证的重要依据。3.8 功率曲线保证值 采用风频法计算发电量
8、，使用实际功率曲线计算的发电量与使用孪生保证功率曲线计算的发电量的比值。3.9 SCADA 风速 是指由风电场 SCADA 系统采集的风速 3.10 实际风速 是指由 SCADA 系统采集风速仪数据的还原值（此数据要还原到轮毂前真实风速数据，不采用风机制造商修正后的 SCADA 数据）。方法是在风电场中寻找一台表现最好或较好的机组作为样板机组，该机组被风电场业主和制造商共同认可为满足保证功率曲线要求的机组，在此基础上，使用样板机组 SCADA 功率曲线和孪生保证功率曲线拟合，计算出真实风速与 SCADA 风速之间的函数关系，将此函数成为为风速校正函数。并将风速校正函数用于全场机组的功率曲线验证
9、。3.11 风速校正函数 实际风速与 SCADA 风速之间的函数关系。3.12 风电机组利用小时数 等效满负荷发电小时数，是指统计周期内风电机组发电量折算到其满负荷运行条件下的发电小时数。2 微信关注电力图书馆微信公众号 微信关注电力图书馆微信公众号 微信关注电力图书馆微信公众号T/CEEMA 0022020 3.13 风电场利用小时数 是指统计周期内风电场发电量折算到风电场总装机容量满负荷运行条件下的发电小时数。3.14 风电机组能量可用率 是指统计周期内，风电机组实际发电量占理论发电量的比率。3.15 风电场能量可用率 是指统计周期内，风电场实际发电量占理论发电量的比率。3.16 风电机组
10、数据可用率 是指统计周期内，风电机组可用数据（风速、功率）数量占应该采集数据总量的比率。3.17 风电场数据可用率 为场内单机数据可用率的平均值 3.18 孪生额定风速 风电机组孪生功率曲线对应的额定风速。3.19 外推功率曲线 用估计方法对测量功率曲线从测量的最大风速到切出风速的延伸。3.20 湍流强度 风速标准偏差与平均风速的比值，在特定时间内，由相同数据组中的测量水平风速样本决定。3.21 区间法 将测试数据按照参数间隔分组的数据处理方法。通常用于风速区间，但也可用于其它参数。注 1：在每一个区间内，记录数据集或采样的数目和总和，计算每一个区间内的平均值。3.22 机舱风速（风速仪测量风
11、速）在风电机组机舱顶或风电机组前方测量的水平风速。3.23 孪生功率 利用孪生功率曲线计算的机组功率。3.24 标准空气密度 指海平面空气密度，数值为 1.225kg/m。3.25 现场空气密度 指风电项目现场的空气密度。3.26 空气密度系数 现场空气密度/标准空气密度。3 微信关注电力图书馆微信公众号 微信关注电力图书馆微信公众号 微信关注电力图书馆微信公众号T/CEEMA 0022020 3.27 中国风电场设备管理对标平台 是中国电力设备管理协会风电专业委员会组织开展的风电场设备管理对标评价活动的大数据平台，平台采用大数据和人工智能技术，利用风电场上传的实时数据，计算出风电场相关设备管
12、理指标，并实现风电场对标的目的。对标评价指标采用单机法计算，风电场指标为风电场内所有单机指标的平均值。单机指标计算依据风电机组的风速和有功功率两个数据，将风机划分为数据中断、正常运行、限负荷运行、停机、待机 5 个状态；统计每个状态的持续时间、理论发电量、实际发电量；计算出平均风速、数据可用率、利用小时、机组可用率、标准能量可用率、限负荷损失率、停机损失率等共 7 项基本统计指标，供风电场设备管理对标评价使用。4 功率曲线验证前期准备 4.1 空气密度与风速频率 一般建议使用项目可研报告中的现场空气密度和风速频率作为功率曲线验证的计算依据。也可使用现场测量数据计算空气密度，方法如下：采集数据标
13、准化到标准空气密度（海平面空气密度 1.225kg/m）条件或任意现场空气密度下时使用式（1）和式（2），当实际空气密度在 1,225kg/m0.05 kg/m范围内时，无需把空气密度标准化为实际平均空气密度。=w00min10min10min1011T1RRPRBw (1)式中：10min 推导出的 10min 内平均空气密度；T10min 实测 10min 得到的平均绝对气温；B10min 实测 10min 得到的平均气压；R0 干燥空气的气体常数 287.05J/（kgK）；相对湿度(范围从 01)；Rw 水蒸汽的气体常数461.5J/kg K；Pw 水蒸汽压力Pa；Pw=0.00002
14、05e0.0631846T，其中，蒸汽压力 Pw 取决于平均气温 TK。温度、气压、和湿度测量应该在环境温度（即非机舱内部条件）下进行。如果气压传感器装在 4 微信关注电力图书馆微信公众号 微信关注电力图书馆微信公众号 微信关注电力图书馆微信公众号T/CEEMA 0022020 风力发电机组上，它应安装于不受叶片或其它设备如通风系统等影响的位置。温度传感器（和湿度传感器）应该装在轮毂高度 10m 范围内，安装位置或在风力发电机组上或在 4 倍风轮直径以内的测风塔上。温度传感器应测量外部环境温度，而不受风力发电机组设备如通风系统或加热系统的影响。如果不测湿度，高温时需要对湿度进行修正，公式 2
15、中取=0.5。气压计应该装在风力发电机组 5 km 范围内，且与机舱功率曲线测量系统在 10 min 内同步。如果气压计没有安装在相对海平面的风轮中心位置高度，需要根据 ISO 2533 修正到风轮中心高度。温度信号的合成不确定度应该小于 3，气压的合成不确定度应小于 10 hPa。4.2 机组功率曲线确认 4.2.1 认证功率曲线确认 通过 风车库 查询机组型式认证报告及相关信息，得到认证功率曲线数据，并与制造商确认。4.2.2 保证功率曲线确认 按照现场空气密度计算保证功率曲线，与风电场提供的保证功率曲线对比，确认保证功率曲线的准确性。如有差异，需项目业主和制造商进一步确认。4.2.3 孪
16、生功率曲线确认 通过风车库查询机组孪生额定风速，计算孪生功率曲线，确认使用孪生功率曲线和使用认证功率曲线计算的发电量偏差小于 1%。4.2.4 孪生保证功率曲线确认 按照现场空气密度计算孪生保证功率曲线，确认孪生保证功率曲线与确认的保证功率曲线计算的发电量偏差小于 1%后。使用孪生保证功率曲线进行功率曲线验证。4.3 功率曲线验证数据来源 将风电场 10 分钟风速和功率数据接入中国风电场设备管理对标评价平台，并保证数据传输的可靠性。4.4 风电机组状态 中国风电场设备管理对标评价平台将风电机组运行状态划分为数据中断、停机、待机、限负荷运行和正常运行 5 个状态。4.5 风力发电机组运行要求 在功率曲线验证期间，风电机组应按照其运行手册中的规定正常运行，保证机舱风速仪在检验合格期之内，同时风电机组的配置不能改变。验证期间，可对风电机组进行正常维护，但应在测试5 微信关注电力图书馆微信公众号 微信关注电力图书馆微信公众号 微信关注电力图书馆微信公众号T/CEEMA 0022020 日志中记录。任何特殊维护操作，如为了保证良好的功率特性所进行的经常性叶片清洗都应特别注明。默认情况是不进行此类