风电场光伏电站理论发电量评估方法

1、 PAGE 9风电场光伏电站理论发电量评估方法目录前言III范围1规范性引用文件1术语和定义1测风塔要求2测风塔位置2测风塔数量2数据采集要求2功率曲线2空气密度3功率曲线的校正3失速控制、具有恒定桨矩和转速的风力发电机组3功率自动控制的风电机组3功率曲线的拟合4数据选择准则4功率曲线拟合方法4风电场理论发电量计算4理论功率计算4模型评估5性能指标5理论发电量计算5风电场理论电量计算方法5计算依据5计算方法6光伏电站理论电量计算方法9理论电量计算9年度预测电量计算10风电场光伏电站理论发电量评估方法范围本标准规定了风电场/光伏电站理论发电量的评估方法。规范性引用文件下列文件对于本标准的应用是必

2、不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。GB/T 18709风电场风能资源测量方法GB/T 18710风电场风能资源评估方法发改能源20031403号风电场风能资源测量和评估技术规定QX/T 74-2007风电场气象观测及资料审核、订正技术规范IEC 61400-12-1:风力发电机组 功率特性实验术语和定义下列术语和定义适用于本文件。轮毂高度（风机） hub height (wind turbine)从地面到风轮扫掠面中心的高度。有功功率 active power发电机发出电能中可转化为热能、光能、机械

3、能或化学能，用于做功被消耗的部分，本规范简称功 率。功率曲线 power curve描绘风电机组有功功率输出与风速的函数关系图和表，功率曲线包括设计功率曲线、计算功率曲线。风速 wind speed空气微团的移动速度。根据测量时距的长短，包括瞬时风速、平均风速等，单位为米每秒（m/s）。风向 wind direction风的来向，单位为度（），静风以C表示。地形 terrain地表以上分布的固定性物体共同呈现出的高低起伏的各种状态。复杂地形 complex terrain地形显著变化或有引起气流畸变的障碍物的地带。地表粗糙度 surface roughness因地表起伏不平或地物本身几何形状的

4、影响，使风速廓线上风速为零的位置并不在地表（高度为零 处），而在离地表一定高度处，这一高度则被定义为地表粗糙度。障碍物 obstacles能引起气流不规则变化的固定物体，如建筑、树林、风机发电机等。测风塔要求测风塔位置测风塔位置应具有代表性，可反映风电场所处区域的风能资源特性；测风塔宜在风电场主导风向的上风向，距离风电机组1km5km；测风塔应避开障碍物，距离障碍物的距离应为障碍物高度的10 倍以上。测风塔数量测风塔数量的确定应综合考虑风场地形条件、气候特征、风场区域范围、装机容量等因素；对于地形较为平坦的中小型风电场（装机容量小于100MW、风场覆盖范围小于 20km2）， 应至少配置 1

5、座测风塔；地形较为复杂的风电场，应适当增加测风塔的数量；对于大型风电基地和风电场群，应沿主导风向在风场两侧各安装1 座测风塔；对于不具备测风塔安装条件的区域（如海上风电场），可考虑使用声雷达（SODAR）或光雷达（LIDAR）。数据采集要求测风数据的采集应满足实时性的要求，包括风速、风向、气温、气压等参数。数据采集频率宜为秒级，自动计算并生成10min 的平均值及标准差；风速仪至少应安装于 10m、50m 及轮毂高程；风向仪至少应安装于 10m 及轮毂高程；气温和气压传感器应安装在离地面 10m 以上的高程。功率曲线对于经过认证机构测试的功率特性曲线，可根据实测空气密度进行校正；无法提供测试功

6、率曲线的 机型，需根据风机机头风速及单机功率进行拟合。空气密度空气密度可根据实测气温及气压计算得到，平均空气密度可根据逐10min空气密度平均得到：10 =1010（1） 1NN ii1（2）式中：1010min 平均空气密度；1010min 平均气压；1010min 平均气温； R 气体常数 287.05（J/kg.K）； N 样本个数； 平均密度。功率曲线的校正若风电机组的功率特性曲线经过实验验证，且实测空气密度在1.225kg/m30.05kg/m3范围内，功率曲线无需校正；若在此范围以外，则功率曲线需根据以下方法进行校正。失速控制、具有恒定桨矩和转速的风力发电机组对于失速控制、具有恒定

7、桨矩和转速的风力发电机组，校正功率曲线可利用公式3计算：P P校正0（3）0功率自动控制的风电机组对于功率自动控制的风电机组，校正功率曲线可利用公式4计算： 1 3V V0 （4）校正0 式中： P校正折算后的功率； P0折算前的功率； 标准空气密度（1.225kg/m3）；0V0V折算前的风速；折算后的风速；校正 实测平均密度。功率曲线的拟合若风电机组的功率特性曲线未经过实验验证，需根据风电机组的机头风速及单机功率进行拟合。数据选择准则应选择处于风电场外围、且位于主导风向上风向的风机作为特征风机；应选择机组故障率低、自由运行时间较长的风机作为特征风机；应根据机组运行日志剔除机组故障、人为限制

8、出力、测风设备故障等时段的数据；风速及功率数据宜采用 10min 平均值；不同机型的功率曲线应分别拟合。功率曲线拟合方法拟合的功率曲线应采用机头平均风速及单机平均功率，根据bin方法（method of bins）进行处理， 采用0.5m/s bin宽度为一组，利用每个风速bin所对应的功率值根据公式5、6计算得到：P 1iNiV 1iNiNij 1Nij 1Pi, jVi, j（5）（6）式中： Pi P第 i 个 bin 的平均功率值；第 i 个 bin 的 j 数据组的功率值；i, j ViV第 i 个 bin 的平均风速值；第 i 个 bin 的 j 数据组的风速值；i, j N 第

9、i 个 bin 的 5min 数据组的数据数量。i风电场理论发电量计算理论功率计算综合考虑风电场所处区域的地形、粗糙度变化情况，结合风电场布局，建立风电场数字化模型。采用微观气象学理论或计算流体力学的方法，将测风塔风速外推至每台风机轮毂高度处，建立各风向扇区的风速转化函数：V外推 f (V测风塔, k , k , k )n12（7）式中：V外推由测风塔外推至风机轮毂高度处的风速；V测风塔测风塔实测风速； k , k ,12, k 影响因子（地形、粗糙度、尾流效应等）；n f 转化函数。采用历史外推风速及同期的机头风速建立回归方程，根据最小二乘等优化算法计算得到对应的回归系数并对外推风速进行修正

10、。以修正风速为基础，结合经校正或拟合的功率曲线，计算得到单机的理论功率。所有风机理论功率累计，得到整场的理论功率。模型评估理论发电量及弃风电量计算模型在应用前应经过专业技术部门评估。模型评估应选择在非限电时段进行。缺测及异常数据时段不参与统计。理论发电量模型应以全场功率为基准进行评估，统计指标至少应包括均方根误差、平均绝对误差、最大相对误差等。理论发电量模型评估指标为电量的相对误差，应以统计时段的理论电量为基准。弃风电量评估应人为设定特征限电时段，根据理论弃风电量与计算弃风电量的差值，以该时段的理论电量为基准进行相对误差统计。性能指标理论发电量的日均方根误差应小于 10%。理论发电量的最大相对

11、误差应小于 10%。理论发电量计算理论功率通过积分得到计算时段的理论发电量。风电场理论电量计算方法本部分基于matlab软件计算电力运营风力发电机组理论电量的方法。计算依据机组理论电量的计算主要依据每台机组的10 分钟平均风速和机组的功率曲线，假设在每10 分钟内机组维持该平均风速，将每一个10 分钟平均风速在功率曲线里对应的功率与10 分钟相乘即可得到该机组在十分钟内的发电量（即能量=功率*时间），将一段时间内的所有以 10 分钟为单位的能量（即发电量）相加就是该机组在该时间段（一般计算一个月）内的发电量。为计算简便，对于非整数风速，采用线性插值法对应功率曲线。计算方法从风机监控后台导出所有

12、风机 10 分钟平均风速，详见表 1。表 1 风机 10 分钟平均风速重新建立一个excel 表格，并将 10 分钟平均风速复制在新表格中，注意格式的调整，调整后的 10 分钟平均风速格式见表 2。表 2 调整后的 10 分钟平均风速表根据不同空气密度下的功率曲线，编制计算程序，以750kW 机组为例： 750机组标准功率曲线（空气密度1.225千克每立方米）clear;clc;pline=0 0;3 0;4 17;5 48;6 81;7 160;8 257;9 350;10 468;11 566;12 647;13 697;14 745;15772;16 768;17 764;18 749;

13、19 745;20 743;21 740;22 740;23 736;24 732;25 730;26 0;27 0;50 0;A=importdata(D:2012年月份理论电量风电场2月750.xls);x,y=size(A.data); for i=1:xfor j=1:y pow(i,j)=interp1(pline(:,1),pline(:,2),A.data(i,j),spline); endend pow(find(isnan(pow)=1)=0; sumpow=sum(pow)/6;xlswrite(D:2012年月份理论电量风电场2月7501.xls,sumpow,resul

14、t2)说明：以上程序中，只有涂有颜色部分的地方可以进行修改，其他数据不允许改动，具体说明见下 面表3。表 3 功率曲线计算公式说明表7.2.4Q/CRP XXXX.XX.XX -2016将修改后的程序导入matlab 计算软件，即可得到所有风机理论电量数据。matlab软件安装完成的电脑界面安装后打开的画面见表4：表 4 安装完成界面将修改后的计算程序导入matlab 软件，软件将自动计算结果。软件自动计算结果的界面见表5。表1软件自动计算界面不同空气密度功率曲线的折算，见表5。表 5 空气密度功率曲线表表 5 中第一列excel 表格数据为标准功率曲线；Q/CRP XXXX.XX.XX -2

15、016表 5 中第二列 excel 表格数据为折算后的平均风速，只需调整现场实际空气密度即可折算相对应的功率曲线，即为图四中第三列 excel 表格，现场实际空气密度的计算按照空气密度计算公式进行手动计算。空气密度是气压、气温和湿度的函数，计算公式见表6：表 6 空气密度计算公式计算过程中需要注意的几点问题：10 分钟平均风速必须严格按照表1 格式进行整理。编制计算程序时，只能对图一标注颜色部分进行修改，并不能有空格存在，其他部分不允许进行更改。对于部分风机缺失数据小于总数据的1%，需对计算结果进行调整，例如 31 天的单台风机10 分钟平均风速应该是 4464 行数据，如果只有 4364 行

16、数据，需对计算后的结果进行相应折算，即最终计算结果=实际计算理论电量+实际计算理论电量/4364*(4464-4364)各种特殊情况下的数据处理方法风电场因电网线路故障导致全场停电或单（多）台风机断电时间超过24 小时，具备风功率预测系统的风电场，10 分钟平均风速以风功率预测系统记录的数据进行计算，未安装风功率预测系统的风电场，停电期间所丢失的10 分钟平均风速以总部风功率预测系统记录的数据为准。部分风机通讯长期不稳定，或10 分钟平均风速数据严重失真，理论电量取该风电场 10 20 台风机标杆理论电量平均值。对于极限运行条件下（包括低温、高温、大风切出等），正常的风机保护动作排除在外， 不计入理论电量计算。光伏电站理论电量计算方法理论电量计算倾斜面年总辐射量（Q）为光伏电站环境检测仪读取的倾斜面年总辐射量（仅能检测水平面辐射量的应及时调整为倾斜面辐射量测量），单位kWh/ m2。光伏组件面积（S），单位m2，组件数量乘以单个组件面积。光伏组件的转换效率（）：10Q/CRP XXXX.XX