测风塔与风力发电机组风速数据相关性分析

L6内蒙古电力技术LERM0NG01IAELECTRICPOWER2012年第30卷第3期测风塔与风力发电机组风速数据相关性分析刘昌华大唐国际张家口发电厂，河北张家口075133摘要由于风力发电机组与测风塔所处位置不同，风速计高度和地形不同等原因，造成风力机与测风塔数据存在差异。对大唐国际卓资风电场一期工程32台风力发电机组与风电场内测风塔风速数据进行对比，确定二者的相关性。选用各自10MIN间隔的风速平均值的最高分辨率数据作为比对数据，提取2011年全部数据导入EXCEL软件中，进行严格的数据可信度分析后对数据进行处理，并通过PEARSON系数及平均差、绝对值差、均方根差、平均绝对百分比差等5种方法进行验证，结果证明了风力发电机组与风电场内测风塔风速数据具有极强的相关性。关键词风力发电机组；测风塔；风速；验证条件；数据对比；相关性文献标志码A文章编号10086218201203001605MEASUREDDATACORRELATIONOFANEMOMETERTOWERANDWINDTURBINEGENERATORSYSTEMLIUCHANGHUAFDATANGINTERNATIONALZHANGJIAKOUPOWERPLANT，HEBEIZHANGJIAKOU075133ABSTRACTASARESULTOFDIFFERENTLOCATION，DIFFERENTHEIGHTANDDIFFERENTTOPOGRAPHY，THEDATAOFWINDTURBINEANDANEMOMETERAREDISTINCTCOLLECTIONOFTHEMEASUREDDATABETWEENANEMOMETERTOWERANDWTGSINPROJECTIOFDATANGINTERNATIONALZHUOZIWINDFARMWERECONTRASTEDTODEFINITETHEIRCORRELATIONBYTHEWAYOFAPPLYINGEXCELSOFTWARE，THEHIGHESTRESOLUTION10一MINUTEINTERVALAVERAGEWINDSPEEDDATAOFTHE2011WASCONFIDENCEANALYZEDANDSTUDIEDBYME，MAE，RMSE，MAPEANDPEARSONCOEFFICIENTMETHODSTHERESULTSHOWEDTHATTHEDATAOFANEMOMETERTOWERANDWTGSHADAVERYSTRONGCORRELATIONKEYWORDS_WINDTURBINEGENERATORSYSTEM；ANEMOMETERTOWER；WINDSPEED；VERIFICATIONCONDITION；DATACONTRAST；CORRELATION0引言测风塔是对地面气流运动情况进行观测、记录的塔形构筑物。它可全天候不问断地对场址内风力情况进行观测，并将不同高度处风速计测量数据、风向标及温度气压数据进行记录并发送到指定终端上。近年来随着风力发电的迅速发展，测风塔作为风电场选址、风力资源评估的重要数据来源，成为风力发电场前期规划的必备设备，几乎每个风电场至少配有1座测风塔。测风塔数据可真实反映一个风电场范围内风资源的丰富程度，但风电场面积多存数百平方公里以上，场内的各风力发电机组F收稿日期】20120425【作者简介J刘昌华1979一，男，河北人，硕上，J程师，从事风电专业生产技术管理工作。J8内蒙古电力技术2012年第30卷第3期录数据通过GSM网络发送到指定电子邮箱中。通过NRG公司EMAILAUTOEXTRACTOR数据提取软件即可提取到邮箱中的风资源数据并自动导人本地数据库中，再使用SYMPHONIEDATARETRIEVER数据处理软件可以图形或图表形式进行查询或将数据导出。本次分析提取70M高处2部风速计每隔10RAIN的10MIN内平均风速、最大瞬时风速、最小瞬时风速3项数据。2011年全年各项数据共52560个点。212验证条件为了保证测风塔数据的准确性，将测风塔数据导人EXCEL软件后使用VBA程序进行验证。验证条件如下。1必须保证每10MIN均有数据记录，若存在缺失数据，系统自动补齐时间戳，将相应时间戳下风速数据填人“缺失数据”标志。2检查70M高处1号、2号测风仪10RAIN平均风速数据差值，若差异过大将风速数据替换为“无效数据”标志。3为防止风速计冻结或系统短时死机造成死数记录，程序检查风速计10MIN平均风速与L0RAIN内最大瞬时风速、最小瞬时风速的差异，若3项数据均相同，则将3项数据替换为“无效数据”标志。22风力发电机组数据来源及有效性验证条件221来源通过风力发电机组后台监控SCADA系统可调取32台风力机每10MIN间隔的10MIN内平均风速数据。该系统可记录风速计1测量的平均风速、风速计2测量的平均风速及系统平均风速前两者的平均值。为保证数据的原始性，只取风速计1的10RAIN内平均风速数据，每台风力机2011年全年数据共52560个点。222验证条件风力发电机组风速数据受风力机停电、系统异常、风速计故障等因素影响，更需要进行验证。故在将数据导人EXCEL软件后仍编写VBA程序对其进行验证。验证条件如下。1必须保证每10RAIN均有数据记录，若存在缺失数据，系统会自动补齐时间戳，将相应时间戳下风速数据填人“缺失数据”标志。2检查每台风力机风速数据是否T0，若出现负值，说明风速计存在故障，将此类数据替换为“无效数据”标志。3检查单台风力机数据与32台风力机平均数据差值，若差值过大，则将风速数据替换为“无效数据”标志。23验证后数据情况测风塔及风力机数据检验结果如表2所示，验证显示，测风塔数据中风速计1无效数据较多，故将表2卓资风电场测风塔与风力机数据检验情况数据来源无效数据量个缺失数据量，爪有效数据比例数据来源无效数据量个缺失数据量，爪有效数据比例，测风塔风速计12236960939216号风力机4858369749测风塔风速计23141073973617号风力机0199196211号风力机093828215L8号风力机1156L97032号风力机981586968019号风力机229119397293号风力机01000180972O号风力机9189596384号风力机4892483O12L号风力机4192096345号风力机01753966622号风力机0224095746号风力机154891980123号风力机0514712077号风力机11226976724号风力机199958O988号风力机L1632968925号风力机60491890539号风力机11034980326号风力机0342593410号风力机1898982927号风力机65761890311号