IEC61400-12017中文版

1、风力发电机组功率特性测试（IEC61400-12-1 ）1范围IEC61400的这一部分规定了一种测量单台风力发电机功率性能特点的程 序，该部分适用于所有类型和容量的并网风力发电机的测试。止匕外，本标准描述了一种用来确定并网或与蓄电池组相连的小型风力发电机组（如IEC61400-2中所定义）功率性能特点的程序。这种测试程序可以用于特定风力发电机组在特 定地理位置的性能评估，但是同样，当特定场地条件和数据过滤的影响被考虑在 内的时候，该方法也可以用来对不同模式或不同设置的风力发电机组进行一般性 比较。风力发电机的功率性能特点由测量功率曲线和估算的年发电量（AEP）决定。测量功率曲线定义为风速与风

2、力发电机组输出功率之间的关系，它是通过在测试场地同步采集一段时间的气象变量（包括风速）信号和风力发电机组信号（包括 输出功率）来确定，该时间段要足够长，使得在一定的风速范围和风况、大气条 件变化的情况下，能建立统计意义上的有效数据库。AEP是利用测量功率曲线和参考风速的频率分布计算而得，且假设风力发电机组的可利用率为100%该文件描述的测量方法要求对不确定度来源及其合成的影响进行评估，作为测量功率曲线和计算得到的发电量的补充。2规范性引用文件本文中引用了以下文件，这样，引用文件的部分或者全部内容构成了本文件的要求。对于注明日期的的引用文件，仅注明日期的版本使用于本文件， 对于未 注明日期的引用

3、文件，其最新版本（包括任何修改单）适用于本文件。IEC 60688: 2012,将交流和直流电量转换成模拟信号或数字信号的电测量变送 器IEC 61400-12-2: 2013,风力发电机， 第12-2部分：基于机舱风速计的风力发电机组的功率特性测试IEC 61869-1: 2007,仪表用变压器，第一部分：一般要求IEC 61869-2: 2012,仪表用变压器，第二部分：电流互感器用附加要求IEC 61869-3: 2011,仪表变压器， 第3部分：感应式电压互感器用附加要求ISO/IEC GUIDE 98-3: 2008,测量不确定度，第3部分：测量不确定度的表达指南（GUM-1995）

4、ISO/IEC 17025: 2005,检测和校准实验室能力的通用要求ISO/IEC 17043: 2010,合格评定，能力验证的一般要求ISO 2533: 1975,标准大气压ISO 3966: 2008,封闭管道中液体流量的测量-用皮托静压管的速度面积法3术语和定义3. 1准确度被测量（物）的测量值与真实值的接近程度。3. 2年发电量（AEP）利用测量功率曲线和轮毂高度处不同风速频率分布估算得到的一台风力发 电机组一年时间内的总发电量，计算中假设利用率为100%3. 3大气稳定度一种激发或抑制风垂直混合趋势的测量。 3.4复杂地形测试场周围地形属显著变化的地带或有可能引起气流畸变的障碍物地

5、带。3. 5切入风速使风力机开始发电的最低风速。3. 6切出风速由于风速过高使得风力机与电网断开的风速。3. 7数据组在规定的连续时间段内采集的数据集合。3. 8距离常数风速计的时间响应指标。定义为风速计显示值达到输入风速实际值得63%时，通过风速计的气流行程长度。 3. 9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. 10气流畸变由障碍物、地形变化或其他风力发电机组引起的气流改变，具结果是相对 自由流产生了偏离，造成一定程度的风速测量不确定度。3. 11轮毂高度从地面到风力发电机组风轮扫掠面中心的高度。3. 12测量功率曲线按确定的测量程序测试，修正和标准化处理

6、后，风力发电机组净电功率输 出与风速的函数关系，用图形和表格表示。3. 13测量周期功率特性测试中所收集具有统计意义的重要数据的时间段。3. 14测量扇区测取功率曲线所需数据的风向扇区。3. 15区间方法将测试数据按照风速间隔区间分组的数据处理方法。3. 16净有功功率风力发电机组输送给电网的电功率值。3. 17正常维护除去正在进行功率性能测试的事实，根据定义的定期维护计划进行的任何 干预，例如油更换、叶片清洗（或者其他干预，即除了功率特性测试之外）和任 何超出定期维护计划范围的干预（如损坏原件的修理），而不是风力发电机组配 置改变。3. 18障碍物阻挡风流动，产生气流畸变的固定物体，如建筑物

7、和树。3. 19桨距角在指定的叶片径向位置（通常100%十片半径处），叶片玄线与风轮旋转平 面间的夹角。3. 20功率系数风力发电机组净功率输出与风轮扫掠面上从自由流得到的功率之比3. 21功率特性风力发电机组发电能力的度量。3. 22额定功率部件、仪器和装置在特定运行条件下测得的功率值，通常有制造商标定。3. 23风轮等效风速如方程（5）所示，考虑风速随高度变化时，与通过风轮扫掠区域的动能通量一致的风速。3. 24特殊维护正常维护计划范围之外和非风力发电机组配置改变的任何干预，即测试期间为了提升功率特性的操作，如：事先未安排的叶片清洗、任何必要元件的替换等。3. 25标准不确定度用标准偏差表

8、示的测量结果不确定度。3. 26扫掠面积对于水平轴风力发电机组，是指旋转风轮在垂直于旋转轴平面上的投影面积。3. 27测试场地被测风力发电机的位置及其周围环境。3. 28测量不确定度关系测试结果的，表征由测量造成可得量值合理离散的参数。3. 29测风设备气象桅杆或遥感设备。3. 30风切变通过风力机风轮的风速随高度的变化规律3. 31风切变指数定义风速随高度变化的幕法则的指数 a o注1：这个参数用作附录C里场地标定时风切变大小的测量， 除此之外可能 也有其它用途。幕法则公式是：VV 仔:（1）h H式中：Vh是轮毂高度风速；H是轮毂高度；Vzi是Zi高度的风速；口是风切变指数。3. 32风转

9、向风向随通过风力发电机组风轮高度的变化。4符号和单位A风轮扫掠面积m2A第i个风轮段的面积m2AW威布尔分布因子m/ sAEP年发电量WhB大气压PaiB10min测量气压的10min平均值PaCh皮托管头系数Cp ,i第i个区间的功率系数COA广义气动扭矩系数CT推力系数c参数的（偏微分）灵敏系数CB,i第i个区间的气压灵敏系数W/ PaCd ,i第i个区间的数据采集系统灵敏系数c index指标参数的灵敏系数Ck,i第i个区间的第k个分量的灵敏系数cT,i第i个区间的气温灵敏系数W/KCv,i第i个区间的风速灵敏系数Ws/mc ：,i第i个区间的空气密度修正灵敏系数Wm3/ kgD风轮直径

10、mDe等效风轮直径mDn邻近运行风力发电机组的风轮直径md测风塔直径mF(V)风速的瑞利累计概率分布函数fi一个风速区间内风速的相对出现概率fr,MM利用测风塔上安装的仪器测量的风切变修正系数fr,RSD利用遥感设备测量的风切变修正系数H风力发电机组的轮毂高度mh障碍物高度mI风杯式风速计的转动惯量kgm k级数k威布力、形状因子kb阻塞修正系数kc风洞校准系数kf相对其他风洞的风洞修正系数（只用于不确定度估算）kp空气密度的湿度修正KB,t气压计灵敏度Kb,s气压计增益Kb,cI气压计米样频率KT,t温度传感器灵敏度K/AKt,s温度传感器增益A/ VKT ,d温度传感器采样率K p,t压力

11、传感器灵敏度K P,s压力传感器增益K p,d压力传感器采样转换Lm二支架测风塔的支架间距mL风力发电机组与测风塔之间的跑离mLe风力发电机组或测风塔与障碍物之间的跑离mLn风力发电机组或测风塔与邻近运行风力发电机组之间的距离mlh障碍物高度m1 w障碍物宽度mM每个区间内的/、确定度分量个数MaA类/、确定度分量个数MbB类/、确定度分量个数N区间个数Nh一年内的小时数，约8760小时hNi风速区间i内10min数据组个数Nj风向区间j内10min数据组个数n米样间隔内的米样数nh可用测量高度的个数PO障碍物的孔隙度（0:实心的，1:无障碍物）P第i个区间的标准化平均功率WPn标 准化功 率

12、W九第i个区间内数据组j的标准化功率输出WP0min测量功率的10min平均值WP蒸汽压力PaQa气动扭矩NmQf摩擦扭矩NmR风轮半径mRo干燥空气气体常数（28705）J/kgKRd到测风塔中心的距离mRw水蒸气气体常数（4615）J/ kgKRSD遥感设备r风速计校准相关系数sA类不确定度分量Sa风洞风速时1局予列的A类不确定度sk,i第i个区间内分量k的A类标准/、确定度Si第i个区间内合成标准/、确定度sP,i第i个区间内功率的A类标准/、确定度WSsc场地标定的A类标准不确定度m/ssw,i第i个区间内气象变量的A类标准/、确定度Whs :,-j第j个区间内风速比的A类标准/、确定

13、度S测风塔可靠性T绝对温度KTI湍流强度T10m int测量绝对气温的10min平均值时间KsU风速m/ sUd中心风速偏差值m/ sUeq等效水平风速m/ sUi第i个区间内的风速m/ sUt临界风速m/ sU风速矢量uB类不确定度分量UAEP年发电量估计的合成标准不确定度WhUB,i第i个区间内气压的B类标准/、确定度PaUc,i第i个区间内功率的合成标准/、确定度WUi第i个区间内的B类标准/、确定度U index索引参数的B类标准/、确定度Uk,i第i个区间内分量k的B类标准/、确定度Up,i第i个区间内功率的B类标准/、确定度WUv,i第i个区间内风速的B类标准/、确定度m/ sUT

14、,i第i个区间内温度的B类标准/、确定度KU :,i,j场地标定在风速区间i和风向区间j内的合成标准不确定度m/sU ：；i第i个区间内空气密度的B类标准不确定度kg/m3V风速m/ sVave轮毂高度处的年平均风速m/ sVi第i个区间内的标准化平均风速m/sVn标准化风速m/ sVn,i,j第i个区间内数据组j的标准化风速m/ sVi0min测量风速的10min平均值m/sv风速横向分量m/sv平均气流速度m/sveq测量的等效风速m/sveq,final最终风轮等效风速m/sVeq,MM基于测风塔测量的等效风速m/ sveq,RSD基于遥感设备测量的等效风速m/ svh轮毂高度风速m/

15、svh, MM测风塔测量的轮毂高度风速m/svhn对于一个具体的风切变剖面的标准化轮毂高度风速m/svh, RSD遥感设备测量的轮毂高度风速m/svi高度i处的测量风速m/ svzi高度vzi处的测量风速m/ sWME风测量设备w风速垂直分量m/swi确定偏差包络的加权函数Xk预处理时间周期内的参数平均X10min10min参数平均x下风向障碍物到测风塔或者风力发电机组的距mz地面以上的高度mz第i个风轮段的高度mot风切变指数的幕律0 名max,i风速范围内任意风速区间的最大偏差 m/s日受扰扇区 k卡尔曼常数（0. 4）九速比P空气密度kg/mPkin =入2： Vcost： 一； hub

16、 dA%标准空气密度kg/m3Omin空气密度的10min平均值kg/m3仃P,i第i个区间内标准化功率数据的标准偏差 W50min参数10min平均标准偏差Qu EG纵向/横向/垂直风速的标准偏差相对湿度（范围0100%切角速度 s15功率特性测试方法概述由于大气稳定度条件，大型风力发电机组的风轮高度以上的风切变和风转向 可能会有显著变化，同样它也取决于场地地形。出现极端大气稳定度条件是一种 场地特定问题，如果出现在功率测试期间，功率曲线可能会有显著变化。本标准中使用的功率特性测试方法是基于一种功率曲线的定义，该定义表述的是功率与风速的关系，这里风速表示的是流经风轮扫掠区域的风的有效动能通

17、量。通过垂直捕获区域的动能通量 （指某一时间点或时间段，典型10min,假设 这段时间风速不变）的一般关系表达式为：1 一 3(2)Pkin =.百 V3dA(3)式中，通过风轮区域空间中某一点的风速 V是指水平风速。水平风速定义 为的瞬时风速矢量的水平分量的平均值， 该风速矢量仅包括纵向和横向（但不包 含垂直的）的分量。当我们考虑水平轴风力发电机组时， 风转向同样要被考虑且 风的动能要根据轮毂高度风向修正：式中，中hub是轮毂高度风向。极端大气稳定度条件下大型风力发电机组的 轮毂高度的风转向可能会有显著变化，风转向也取决于场地地形。本标准中，不考虑水平面的风切变和风转向。因此，能量等效风速对

18、应于 风中的动能来自公式（3）动能表达式的一般描述：门3 Y3Veq = /（Vcos（* 九b）dA |（4）1A式中，i表示风轮区域内的高度。虽然水平风速被认为是有影响的风速参数， 但是在非水平流量大的场地（上 流或下流），水平风速的测量和风力发电机组响应都会有附加的不确定性。风轮以上风切变和风转向低且均匀的场地（对于风轮直径小的风力发电机组 风流动条件可能更复杂），轮毂高度测量风速可以很好的代表风轮捕获的动能。 轮毂高度风速是根据该标准所有早期版本功率曲线定义的。由于那个原因，测量轮毂高度风速是一个默认的风速定义且应一直测量和记录，即使可以获得更多的风轮高度上风速的综合测量。预计是极端气

19、候稳定度条件频繁出现的场地和季节，建议一直测量风切变。如果没有测量整个风轮高度区域内的风切变和风转向，则应增加一个等效风 速的不确定度。这个不确定度随着更多测量风速和风向的使用而减小。如果仅局 限于轮毂高度的测量而没有测量风轮最重要部分的风切变，那么这就意味着有一 个确定等效风速的不确定度。对于小型风力发电机组，风切变和风转向的影响不大，风速可由轮毂高度测 量风速代表，不用增加一个由于缺少风切变和风转向测量硬气的不确定度。对于垂直轴风力发电机组，风切变的影响不必给出，风转向的影响也可忽略。因为如果测试风力发电机组和测风设备位于任何风力发电机组的尾流中， 测 试风力发电机组位置和测风设备位置的风

20、况可能有显著不同， 所以这种情况应从 测试中排除。大型风力发电机组风轮高度以上的空气密度 p同样会有变化。但是这种变化 很小。在功率特性测试方法实际执行的时候，能够充分定义和确定仅在轮毂高度 的空气密度。功率曲线标准化到测试期间测试场地的平均空气密度或预定义的标 准空气密度下。功率曲线同样受测试场地湍流影响， 且风轮上的湍流强度可能不同。本标准 中，仅考虑轮毂高度的场地湍流。高湍流增加了切入时和标称功率调节时功率曲 线的曲率半径，而低湍流将使这些功率曲线的角更加尖锐。场地湍流应被测量并 作为功率曲线的补充。如果需要，可用附录 M的方法作特定湍流的标准化。总之，依据该标准的功率曲线是一种特定气候

21、条件下的功率曲线，如下：a）空间中点的风速定义为水平风速；b）功率曲线风速定义为轮毂高度风速。这个定义可能用考虑垂直风切变和风转向的等效风速（如方程（4所定义）作为补充；c）空气密度是轮毂高度的测量空气密度，功率曲线标准化到测试期间场地 平均空气密度或预定义的标准空气密度；d）湍流是轮毂高度测量的湍流，功率曲线不根据湍流强度进行标准化；e）功率曲线可以标准化到各种气候条件的更广的范围 （如：特定空气密度、 湍流强度、垂直风切变和风转向等）。在该标准中，应提供所有必要的测量、标定、分类、数据修正、数据标准化和不确定度确定程序。但是，如果不是所有参数都被充分测量的话， 那么应使 用由于缺乏测量引起

22、的不确定度。例如，这会运用到仅有轮毂高度风速传感器的 大型风力发电机组功率曲线测量中。 这样的话，不确定度应适用于风切变和风转 向的变化。可通过测量所有要求参数和使用所有相关程序实现使用该标准的最好结果。但是，如果这不可能，测试设置和程序使用也有其他选择。这些选择如表1所示。这些选择是指测风设备的使用、使用的标准化和缺少测量引起的附加不确 定度。Table 1符合该标准要求的功率曲线测量的测风配置概述测风配置1.轮毂高度测 风塔和测量所 有局度的遥感 设备2.低于轮毂高 度的测风塔和 测量所启高度 的遥感设备3.高于轮毂高 度的测风塔4.轮毂高度测 风塔典型应用平坦地形大型 风力发电机组 （见

23、附录B）平坦地形大型 风力发电机组 （见附录B）所有地形大型 和小型风力发 电机组所有地形大型 和小型风力发 电机组测风传感器7. 2.3 , 7. 2. 57.2. 3 , 7. 2. 57. 2. 3 , 7.2. 47.2. 3特立?工候功率 曲线确定的标 准化程序空气密度，风切变；9. 1. 5和 9. 1. 3. 4空气密度，风切变；9. 1. 5 和 9. 1. 3.4空气密度，风切变；9. 1.5和 9. 1.3. 4空气密度；9. 1.5缺少风切变测量引起的附加/、确定度无附加测量不 确定度取决于 测量高度覆盖 度 E. 11.2.2无附加测量不 确定度取决于 测量高度覆盖 度

24、 E. 11.2. 2无附加测量不 确定度取决于 测量高度覆盖度 E. 11. 2. 2缺少垂直风切 变大型风力发 电机组附加总 /、确定度E. 11.2. 2可选的标准化湍流，风转向湍流，风转向湍流，风转向湍流，风转向程序和上流角度；9. 1.6 和9. 1.4和上流角度；9. 1. 6 和9. 1. 4和上流角度；9. 1.6 和9. 1.4测风塔气流畸变；9. 1.2,场 地标aE；附录C和上流角度；9. 1. 6;场地标 定；附录C6功率特性测试的前期准备1概述与风力发电机组功率特性测试相关的特定的测试条件应该被明确定义并且 记录在测试报告中，详见第10章。2风力发电机组及其电气连接如

25、第10章中所述，应该描述并且记录风力发电机组及其电气连接情况，用 以唯一确定被测风力发电机组的配置。3测试场地3. 1概述在测试场地，测风设备应该安装在风力发电机组附近用以确定风力发电机 组的驱动风速。测试场地的风切变和大气稳定度特点可能对测风和风力发电机组的实际功 率特性有明显影响。一般来说，大气稳定度呈现昼夜循环规律，在夜间，形成稳 定大气，在白天，当太阳照射使地表发热时，形成中性平衡或不稳定大气，使边 界层的湍流和混频增加。风切变、风转向和湍流都是大气稳定度的函数， 并且影 响轮毂高度处风速与风轮参考风速之间的关系，异常情况可能会影响风力机的能 量转换。其次，气流畸变影响可能造成测风设备

26、处的测量风速和风力发电机组处 的风速不一样，虽然二者是相关的。测试场地需要对可能引起气流畸变的因素进行评估，以便：a）选择测风设备位置b）确定合适的测量扇区c）确定是否需要场地标定，然后根据附录C通过测量来确定合适的气流修 正系数d）评估气流畸变引起的不确定度应特别考虑以下因素：1）地形变化和粗糙度2）其他风力发电机组3）障碍物（建筑物，树木等）测试场地的情况应记录清楚,详见第 10章中的说明6. 3. 2测风设备的位置应特别注意测风设备的位置。它不应离风力发电机组太近，否则风力发电机 组前面的风速会受影响，同样，它也不应离风力发电机组太远， 否则风速和输出 功率之间的相关性会减小。测风设备应

27、置于距风力发电机组2D4D （D为风轮直径）的位置，推荐使用 2.5D的距离。如果为垂直抽风力发电机，参考附录 H. 4。进行功率测试前，为帮助选择测风塔位置，应考虑在所有扇区内排除排除测 风设备或风力发电机组受气流干扰的测量扇区。大多数情况下，测风设备的最佳位置是位于风力发电机组的上风向，测试过程中大部分有效风都来自这个方向。 不过，有些情况下，将测风设备安装在风力 发电机组旁边也许更合适，因为风条件会更加相似，例如风力发电机组安装在山 脊上的情况。3. 3测量扇区测量扇区应排除有明显障碍物和其他风力发电机组的方向，从被测风力发电 机组和测风设备二者看过去都应如此。应当运用附录A的程序排除所

28、有受邻近风力发电机组和障碍物的尾流影响 的扇区。测风设备与被测风力发电机组距离分别是 2D、2. 5D和4D时，测风设 备受到被测风力发电机组尾流影响而排除的扰动扇区如图1所示。减小测量扇区的原因可能是特殊的地形情况，或者在有复杂构造物的方向上获取了不合适的测 量数据。减小测量扇区的所有原因都应有明确记录。M己与t lo mrird turbine 匚mkw lirreDisMncc uf mt?l&cxcligy mast Lu wind 2D and 4U, 2.5。K rtLUfnrTtridtdWind1 川 bineDisturbed secior diuo to wako oi w

29、ind tui trine on rrieteordogy masl (Annex A): at2fl： 81* al 2,5n： 74u 小4t) 时Malmum neasureintnt seel or：at2Di 279at23次286at4D: 301*Figure 1 - Requirements as to distance of the wind rneasurement equiipment and maximum allowed measurement sectors3. 4地形产生的气流畸变引起的修正系数和不确定度由于地形变化可能引起气流畸变，应对测试场地进行评估。附录 B

30、中要求 的场地评估应确定在不进行场地标定的情况下是否可以测量功率曲线。如果测试场地满足附录B的要求就无需进行场地标定。假定不需要气流畸变修正，则当 测风设备在距风力发电机组 2D- 3D处,有测试场地气流畸变引起的不确定度至 少是测量风速的2%当测风设备在3D4D处，不确定度为3%更大。除非有客 观证据对上述不确定度有不同的量化。如果测试场地不满足附录 B的要求，或者要减小测试场地气流畸变引起的 不确定度，则应依据附录 C进行测试场地标定，对每个扇区给出测量的气流修 正系数。7测试设备1电功率风力发电机组净电功率的测量应采用功率测量装置（例如：功率变送器）， 并基于每相的电流和电压进行测量。电

31、流互感器级别应满足IEC 61869-2的要求；如果使用电压互感器，级别 应满足IEC 61869-3的要求。两种互感器的精确度应为 0.5级或更高。如果功率测量装置是功率变送器，她的精确度应慢速IEC60688的要求并且级别要求为0.5级或更高。如果功率测量装置不是功率变送器，则其测量精确度 应等同于功率变送器的0. 5级。功率测试装置的量程应设置为被测风力发电机组 瞬时功率的正负峰值。对于主动控制调节的风力发电机组， 建议功率测试装置的 满刻度量程应设置为风力发电机组额定功率的 -25%+125%在测试期间所有数 据都应作周期性检查，以确保不会超出功率测试装置的量程。功率变送器应依据 可溯

32、源性标准进行校准。功率测试装置应安装在风力发电机组和电网连接点之问，以确保测量的仅是净有功功率，即减去风力发电机组自身消耗的功率，应说明测量是在变压器的风力发电机组侧还是在电网侧进行。2风速2. 1概述仅测量轮毂高度（HH）风速是默认的风速定义，并且一直被沿用。由于只 有一个测量高度以及因缺少风切变和风转向轮廓测量产生的附加不确定度（见 E. 11. 2. 2）,这是风轮等效风速定义带有局限性的情况。建议将风轮高度一半处的风切变测量作为轮毂高度风速的补充以减小风速不确定度。为进一步减小风速不确定度，应将风轮等效风速（REWS）（见9. 1.3. 2和附录Q）作为功率曲线 的风速输入。表2总结了

33、风速测量装置，里面包括了考虑到各种地形复杂程度情况下，现有的各种测量技术的局限。遥感设备假设通过扫描区域的水平流动均匀， 这限 制了这些技术在非复杂地形条件下功率特性测试中的应用。因此，仅仅符合表 2 配置要求的设备才能被使用。表2风速测量配置（X表示允许配置）风速测量HHHHREWSREWS地形类型非复杂复杂非复杂复杂轮毂高度测风 塔XX轮毂高度测风 塔+遥感设备XXX遥感设备+非 轮毂高度测风 塔XX测风塔覆盖高度 HH+2/3RXXXX不同的可能传感器配置包括测风塔顶部风速计、侧装式风速计、遥感设备和 这些提供轮毂高度风速、风轮等效风速以及风切变剖面测量的设备。章节 7. 2. 3 至7

34、. 2. 5描述了顶部风安装、侧面安装、和遥感传感器配置的一般要求，同时，章节7. 2. 6至7. 2. 8描述了应用这些传感器设备进行测量的具体细节要求。7. 2. 2测风塔上安装风速计的总体要求在章节7. 2. 3至7. 2. 8中描述的以下要求适用于所有杯式和声波风速计的 应用。杯式和声波风速计应满足附录I的要求。用于功率特性测试的风速计级别 至少应为1.7A或1.7C。另外，对于需要进行场地标定的地形， 建议使用2.5B、 2. 5D或1.7S以上级别的风速计，详见附录I和附录Jo风速计在使用前应进行校准，如果需要的话使用后应再次进行校准（后校 准）。在整个测试周期内，务必检查并有文件

35、证明风速计校准持续有效。这可以 通过比较原始校准结果和后校准结果或者作为一种替代方法。现场风速计对比可以按照附录K进行。在进行后校准的地方，在 4m/乱12m/s风速范围内两次校准拟合曲线的差 值应在0.1%以内。功率测试应使用测试前的校准结果。 风速计校准应根据附录 F的程序进行，如果在4m/乱12m/s风速范围内两次校准拟合曲线的最大差值超 出土 0.1%风速计校准的标准不确定度UVS,precal,i将会增加（最大差值不能超过士 0.2%。如果差值在0.2%；上，当出现数据偏差时，附录 K的现场风速计对比 会用来及时的识别这些点，并摒弃后来出错的数据。当偏差开始出现，如果现场 测试不能确

36、定这些点，则后校准偏差加上一个不确定度。作为一种替代方案，附录 K中的现场校准程序应用来检查整个测试周期内 风速计的完好性。在这个程序中，一个控制风速计用来监控主风速计。 如果一个 风杯式风速计被用作主风速计，则杯式风速计或声学风速计都可用作控制风速 计。如果声学风速计被用作主风速计，控制风速计必须为杯式风速计。在推导功 率曲线的风轮等效风速是通过高于轮毂高度的测风塔测量而得的情况下，则在测风塔上应有一个轮毂高度处侧面安装的主风速计和一个符合附录G安装要求的与主风速计相关联的控制风速计。风速测量不确定度来自几个不确定度来源，详见表 D.1,校准不确定度应 利用附录F得出。运行特性不确定度利用附

37、录I中的风速计分类得出，仪器安装 不确定度利用附录G得出。7. 2. 3顶部风速计用顶部风速计测量风速时，应坚持按照附录 G中的安装要求。地表以上的 传感器的安装高度应通过测量证明，并且测量方法和它的标准不确定度要有文件 证明。高于估计地面高度的风速传感器高度的测量标准不确定度应小于等于 0. 2m。控制风速计应按照附录G的要求进行安装。7. 2. 4侧装式风速计侧装式风速计的安装应依据附录 G的要求。侧装式风速计地面上（见脚注11）的安装高度应通过测量证明，并且测量方法和它的标准不确定度要有文件证 明。高度测量的标准不确定度应小于等于 0.2m。由于测风塔气流畸变，允许对侧装式风速计进行修正

38、，详见9. 1.2和附录S。 应记录修正的技术基础和修正影响。吊杆应该具有完全一样的方向以保证不同高 度处气流畸变的相似性。测风塔和吊杆设计应该对传感器有相似的气流畸变影 响，在所有不同高度之间，最大允许风速差异在1%以内。在每一个高度，测风塔横截面尺寸应保持一致，因此，如果是低处横截面尺寸更大的独立测风塔，应依据附录G中的规定进行特殊对待。一种替代方案就是在每个测量高度处独立 的吊杆上安装第二个风速计，并且限定测量扇区，这样风速测量差异不会超过 1%7. 2. 5遥感设备遥感设备假定扫描量的水平流动均匀，这就限制这些技术在非复杂地形条 件下功率特性测试中的运用，如附录 B所示。在测试之前，遥

39、感设备应依据条 款L. 3进行验证。基于多个高度的测量（见 7.2.8）,遥感设备是可以用来测量 轮毂高度风速、风切变剖面、风转向、以及风轮等效风速的。任何情况下，遥感 设备应同时与测风塔上顶部风速计对比，对比的高度要大于在风轮下部叶尖高度 的最小值或条款L.1中规定的40m。顶部风速计的要求均依据 7.2.3。遥感设备风速测量的不确定度根据附录 L得到。7. 2. 6风轮等效风速测量如7.2.8所规定，如果测量通过风轮的三个或更多高度的风速，则风轮等 效风速可以根据9. 1.3计算出来。注意至少要测三个高度。以下描述了关于测量 风轮等效风速的三种选择：a）满足7. 2. 3要求的轮毂高度处顶

40、部风速计和满足 7. 2. 5要求的遥感设备 一起使用并且地形符合附录B的要求的情况下，则依据9. 3. 1,轮毂高度风速计 和遥感设备的测量结果共同确定风轮等效风速。b）风速计不在轮毂高度处但是其他方面满足 7. 2. 3顶部风速计安装要求和 满足7. 2. 5要求的遥感设备一起使用并且地形符合附录 B的要求的情况下，则 依据9. 1. 3,由遥感设备测量结果直接确定风轮等效风速。c）如果使用高于轮毂高度的测风塔，在风轮高度附近分布很多侧装式风速 计，其中一个处于轮毂高度，则依据 9.1.3,侧装式风速计的测量风速直接用于 确定风轮等效风速。7. 2. 7轮毂高度风速测量以下描述了测量轮毂高

41、度风速的三种选择：a）如果使用的测风塔与轮毂高度一致，则轮毂高度风速测量应符合7. 2.3中的要求。b）如果地形渡河附录B的要求，则轮毂高度风速可以用符合 7. 2. 5要求的 遥感设备进行测量，应特别注意同时比较遥感设备和顶部风速计。c）使用高于轮毂高度的测风塔可能能更好的捕获通过风轮区域的风速。这 种情况下，轮毂高度风速应按照7. 2.4要求，使用吊杆上的侧装式传感器进行测 量。对于风速的轮毂高度定义，应考虑到通过风轮的水平风切变或风转向知识的缺失，应基于估算或测量的风切变和风转向，根据附录E增加一个不确定度项。若只有一个轮毂高度的测量风速可用，则基于场地特点（例如粗糙地表）或 先前的测量

42、或做场地模型（例如在风资源评估期间）估算的风切变和风转向应用 于不确定度分析的输入。若使用遥感设备或高于轮毂高度的测风塔上通过风轮的 侧装式风速计确定轮毂高度风速或者正好有低于轮毂高度的侧装式仪器并且满足7.2. 8描述的最低要求，则由遥感设备或侧装式仪器得到的风切变或风转向应 被用作不确定度评估的输入。2. 8风切变测量在一定高度范围内可以进行风速测量的地方，应测量风切变，并用于风轮等效风速或风切变指数的确定。进行风切变测量要么用7. 2. 4描述的侧装式风速 计，要么用7. 2. 5描述的单独的遥感仪器。用遥感仪器或测风塔测量风切变的进 一步详细说明分别见附录L和附录G。风轮等效风速应包括

43、轮毂高度以上的风速测量。为了运用基于测量的风切 变修正，应至少测量风轮扫掠区域内的三个风速高度。但是为了得到最小的风速不确定度，建议有尽可能多的测量高度。测量高度应在轮毂高度周围对称分布并 且在风轮扫掠区域的垂直距离上均匀分布。测量高度应包括以下高度作为最低高度：轮毂高度 1%H-R 和 H-2/3R 之间H+2/3R 和 H+R 之间H为风力发电机组轮毂高度，R为风轮半径，如图2所示。如果测风塔高度和轮毂高度一样或比轮毂高度高出很少，则在轮毂高度以 上没有风速测量也可以用于风切变测量。在那种情况下，用于得到风切变的测量 应至少包括以下高度：a）靠近轮毂高度的侧装式风速计满足附录 G中与顶部风

44、速计区分开的要求b）在H-R和H-2/3R之间并且满足附录G中对于侧装式风速计的要求H为风力发电机组轮毂高度，R为风轮半径，如图3所示。Helqht ranqe a)(as near lo H whilst slill satisfying Annex G)Htdighi rangeGround level(w IisFigure 3 - Wind shear measurement heights when no wind speed measurements above hub height are available （for wind shear exponent determinat

45、ion only） 7. 3风向风向测量被用作场地标定的一种输入、有效风向扇区的数据过滤和确定风 转向。使用风向传感器测量风向，传感器可能是风向标、二维或三维声波风速计 或遥感设备。如果使用声波风速计，它应与传统的风向标结合使用，传统风向标 作为控制风向标。如果使用遥感设备，应依据附录 L进行风向验证测试。应确定瞬时水平风向和和10min平均值。矢量平均（对瞬时风向值的余弦 和正弦分量进行平均，取平均值的反正切，并调整为0至360比例）是得到平均风向的一种方法。另一种方法就是扩展风向数值范围至360。以上，并计算10min平均值，然后调整平均值至 0 -360范围。在风向标的死区（通常是风 向

46、传感器本体的正北标记）里面测量的数据通常没有被定义（开路或短路），应 被排除。由校准、运行、和定位引起的风向测量的合成不确定度应低于 5。风 向传感器应依据附录N提供的指导进行校准。7. 4空气密度空气密度应由温度、气压、和相对湿度的测量得到。作为湿度测量的替代 方案，如果湿度没有测量，则假设相对湿度为 50%空气密度由9. 1.5中的方程 （12）计算得到。温度传感器应安装在轮毂高度10m以内，代表风轮中心线的温度。当使用 的测风塔低于轮毂高度时，参考附录 G对温度传感器的安装要求。气压传感器应安装在轮毂高度10m以内，代表风轮中心线的气压。气压测 量应一直依据ISO2533修正到适当的轮毂

47、高度。湿度传感器应安装在轮毂高度100m以内，代表风轮中心线的湿度5转速和桨距角如有特殊需要可以测量转速和桨距角0例如，若进行与噪声测试相关的测量。如果进行测试，则需要在报告中按照第 10章进行说明。7. 6叶片状况叶片状况可能影响功率曲线，尤其对失速控制风力机。对可能影响叶片状况 的因素进行监控有益于对风力发电机组运行状态的理解，这些因素包括降水、结冰和污垢等。7. 7风力发电机组控制系统应识别、验证和监控足够多的状态信号以便根据 8. 4的标准来筛选数据。这 些状态信号如果可以从风力发电机组控制系统得到， 则是完全可行的，应在报告 中说明每种状态信号的定义。7. 8数据采集系统数据采集系统

48、用于收集测量数据并储存采样数据或数据集的统计，其每个通道的采样频率至少为1Hz,如8.3所述。将已知信号输入传感器末端并将这些输入信号与记录数据进行比较，可以 验证数据采集系统通道（传输、信号调理和数据储存）的校准和准确度。通常与 传感器的不确定度相比，数据采集系统的不确定度可忽略不计。8测量程序8. 1概述测试程序的目标是采集一系列明确定义要求的数据， 测量程序应确保这些数 据有足够的数量和质量，以精确确定风力发电机组的功率特性。 如第10章所述， 测试程序应详细记录，使每个步骤和测试条件都可以重新查看， 如有必要，可以 重复测量。如附录D所述，测量准确度可以用测量不确定度表述。在测试期间，

49、数据 的周期性检查以确保测试结果的高质量。在功率特性测试期间，应把所有的重要 事件写入工作日志。8. 2风力发电机组运行在测试期间，风力发电机组应按照其运行手册中的规定正常运行， 并且风力 发电机组的配置不能改变。如第 10章所述，风力发电机组运行状态应被记录， 测试期间应对风力发电机组进行正常维护， 但应在测试日志中记录。任何特殊维 护操作，例如为了保证良好的功率特性所进行的频繁的叶片清洗应特别注明。这样的特殊维护操作应避免。8. 3数据收集数据应以1Hz或更高的采样频率连续采集。如果测量温度、气压、湿度、和降雨量，可以用更低的采样频率，但是至少每分钟一次。数据采集系统应储存采样数据或数据组

50、的以下统计值：a）平均值b）标准差c）最大值d）最小值所选数据应基于10min的连续测量数据。数据应持续采集，知道满足8.5中定义的要求。8. 4数据筛选应确保只有在风力发电机组正常运行下采集的数据用于分析，且数据没有被破坏，下列情况下的数据组应从数据库中剔除：a）风速以外的其他外部条件超出风力发电机组的运行范围；b）风力发电机组故障引起的风力发电机组停机；c）在测试中或维护操作时人工停机；d）测量仪器故障或降级（例如，由结冰引起）；e）风向在6.3. 3规定的测量扇区之外；f）风向在场地标定的有效扇区之外；g）在场地标定期间过滤的特殊大气条件，在功率曲线测试期间同样应被过 滤掉。其他任何筛选

51、标准都应在报告中明确说明。在切出控制算法中，大的滞后环对于功率曲线的影响可能相当大。这种影响 不应被包含在功率曲线中，并且由于在高风速时切出而使风力发电机组停止发电 的所有数据组应被剔除。在测试期间风力发电机组有切出动作的情况下，测试应提供包含数据库中所有数据点的特殊的数据库。 功率曲线应记录切入控制算法的 滞后影响以及切入风速以下的附加损失。 切出滞后影响更高风速区间并且忽视它 可能因此导致过高估计发电量，尤其对于更高的年平均风速。在测试期间特殊运 行条件（如灰尘、盐雾、昆虫和结冰引起的叶片高粗糙度） 或大气条件（如降雨、 风切变）下所采集的子数据库可以被选为特殊数据库。8. 5数据库数据标

52、准化之后（见9.1）,所选数据组应采用区间法分类储存（见 9.2）。 风速范围应以0. 5m/s的倍数为中心被划分为0. 5m/s连续区间。所选数据组应 至少覆盖扩展的风速范围，即切入风速以下 1m/s到风力发电机组额定功率85% 对应风速的1.5倍。另一选择为，风速范围应扩展为从切入风速以下1m/s到“AEP-测量值”大于或等于 AEP-外推值得95% （见9. 3）对应的风速，AEP- 测量值和AEP-外推信用适当的一致的风速（例如，轮毂高度风速推导功率曲线和风速风速分布，在得到 REWS的情况下，通过REWS得到功率曲线和风速分 布）定义来定义的。对于主动变桨控制风力机，当达到了额定功率

53、并且平均功率 改变不超过额定功率的5%者三个连续风速区间内功率变化不超过 5kw且这三个区间的功率没有增加的趋势，功率曲线同样被认为是完整的。报告中应说明采 用了上述三种风速范围标准中哪一种。当满足下列条件时，数据库被认为是完整的：a）每个区间至少包含30min的采样数据b）数据库至少包含180h的采样数据单个不完整区间导致测试不完整，则这个区间的值应根据两个相邻完整区间 的线性差值进行估算。数据库应呈现在测试报告中，详见第 10章。9结果导出9. 1数据标准化9. 1. 1概述在下面的小结中，对于作用在功率曲线结果上的主要大气驱动力， 描述了三 种标准化方法：空气密度、风切变和湍流强度。这些

54、标准化的目的是为了对每一个变量通过固定公式的方法提升结果的精确度。这将在一定程度上允许比较来自不同数据组的结果， 使它们达到相似的量级。各 种标准化应按照图4中流程图的指示实施。打川 flow di stort ion阳1 2) l luti l lelghi Oniab Dsla al rnultpleheidhhlFSHe calibrallon (Annex C) Hub Heighl： Da0“REWS Data al mUMple heightsNfMmalts(?d 10 min data-Hub Hui9M MM* |REWS CorrectediECFigure 4 - Pro

55、cess of application of the various normalisations149. 1. 2对侧装式风速计的测风塔气流畸变的修正通过侧装式风速计对测风塔气流畸变进行风速修正是被允许的（依据附录G的要求，在修正之前，测风塔气流畸变最大为 1% 。任何修正方法应依据10 的要求记录。测风塔气流畸变对风切变测量的影响可以通过减小测量扇区最小化，在这这些测量扇区，测风塔气流畸变在某一界限以下。 任何这样的扇区宽度减小的技 术基础应被记录。附录S给出了一种桁架式测风塔确定气流畸变的可能方法。9. 1. 3风切变修正（当REWS测量可用时）9. 1. 3.1 概述如果风轮区域以上的

56、风速不变，则轮毂高度风速可以代表风轮区域以上的风速并且轮毂高度风速的使用是合理的。 然而，对于大型风力发电机组，点的风 速（例如在轮毂高度）代表风轮区域以上风速的假设是不具代表性的。因此，必 须考虑轮毂高度风速的修正和高于风轮的风切变引起的变化。以下定义了三个工程量：a）风轮等效风速b）风切变修正系数c）风切变修正的风速风切变修正系数可用于得到附录 P解释的特定气候下的功率曲线。但是， 这种修正基于风力发电机组能转换所有可用动能的假设。9. 1. 3. 2风轮等效风速当考虑垂直风切变时，风轮等效风速是与流经风轮扫掠区域动能相关的风速。当获得了至少三个高度的风速（见 7.2.6）,则风轮等效风速

57、定义为： TOC o 1-5 h z 1 W3J nh 3Al/ L、% 二 .”屋（5）式中：nh是可用的测量高度个数（nh 3）;Vi是第i个高度的测量风速；A风轮扫掠面积（例如：半径为 R,扫掠面积为hr2）A第i个分段的面积（例如：风速Vi代表一个分段，通过方程（6）得到）分段（面积为A ）的选择应使两段之间的水平分隔线位于两个测量点的中间。分段面积根据方程（6）得到：.z 1A = c(z)dz = g亿书g z(6)z式中：Z是第i个分段分割线(H-RczcH+R)的高度，与Vi的序号相同(自 上而下或自下而上)。高度z处的风轮宽度为：c(z)=2R2 -(z-H 2(7)式中：R

58、是风轮半径；H是轮毂高度。完整的函数是：g亿)=(z H K R2 -(z-H 2 + R2arctan|z- H 2(8)lv R2Tz -H 2 )10min风速文件进行REWS计算的例子：在这个例子中，假设风力发电机组轮毂高度为 80m,风轮直径100m。利用 测风塔测量5个高度的风速，如果高度可以选择，理想情况下它们将均匀分布(分 别为40m、60m、80m、120m)。这个例子在一种分别符合 REWS评估目的的 高度。分段界限设置在两个连续测量的中间。REWS结果等于9. 38m/s,见表3。表3 REWS计算例子测量高度 (m)风速(m/s)分段权重 (%分段下限高度 4 (m)分

59、段上限高 度zi由(m)分段高度 (m)11611. 4616.311081302210010. 4321.049010818809. 2425. 29709020607.8123. 12507020406. 0514. 24305020*分段权重定义为分段面积与总的风轮扫掠面积之比9. 1. 3. 3风切变修正系数9. 1. 3. 3. 1情况1:轮毂高度测风塔和遥感设备或遥感设备和低于轮毂高度的测 风塔用遥感设备测量的风切变修正系数定义为风轮等效风速与轮毂高度测量风速的比,如方程(9):fr,RSD = Veq,RSD Vh,RSD(9)式中：Veq,RSD是遥感设备测量的风轮等效风速，如

60、方程（5）中的定义；Vh,RSD是遥感设备测量的轮毂高度风速。9. 1. 3. 3. 2情况2:测风塔高于轮毂高度fr,MMVeq,MM . Vh,MM(10)用测风塔测量的风切变修正系数定义为风轮等效风速与测量轮毂高度风速 之比，见方程（10）:式中:Veq,MM是测风塔上风速计测量的风轮等效风速，如方程（5）中的定义;Vh,MM是测风塔上风速计测量的轮毂高度风速。9. 1. 3. 4风速的风切变修正如果轮毂高度风速和风切变是用同种类型的测风设备测量，则风轮等效风 速根据方程（5）计算。如果轮毂高度风速用测风塔上安装的风速计测量而风切变用遥感设备测 量，则最终的风轮等效风速根据方程（11）计