2022风场设计方案评价方法探讨

风场设计方案评价方法探讨2022总体评价思路发电量安全性度电成本迭代复核发电量相关因素测风数据采集和处理流场仿真和结果输出风资源功率曲线折减系数折减的分类和影响因素测试功率曲线仿真功率曲线测风仪器是否经过标定？超期的后标定？安装方式是否合理？复杂地形遥感数据是否经过气流倾角修正及风向修正。测量代表性：测风位置、数量、时间测风点处风况是否受微观地形影响（测风点位于背风坡流体分离区域，区域内地形效应导致低风速、高湍流）测风塔的选取测风时段测量误差控制测风数据采集——输入数据筛选数据插补垂直外推长期订正冰冻、传感器故障、障碍物影响扇区数据识别及筛选相关性分析外推计算方式是否适用于目标高度订正方式与相关性是否匹配测风数据采集——加工计算方法：线性WAsPorCFDor降尺度边界条件：地形高程、地表粗糙度、大气稳定度计算模型：计算域和网格大小选取、多塔互推验证RuiPereiraetall,ComparingWAsPandCFDwindresourceestimates,MEGAJOULEInovação,Lda（葡萄牙）

流场仿真——计算误差控制测风塔选取不当（数据质量较差者参与计算）测风代表年选取和数据筛选原则不统一水平外推时测风塔位置偏移历史风速数据存在逐年递减现象时仍采用20年平均水平进行长期订正（乐观高估）长期订正所使用参考数据与实测数据相关性较差且订正比例小于3%（引入更大不确定度）CFD计算网格粗糙且进行过度地形平滑处理（易导致错误加速效应）案例分享主要原因：1#2#3#测风塔数据质量较差。厂家1：1#、2#、3#厂家2：1#、2#、3#、8504#、9542#厂家3：1#、2#、8504#、9542#厂家4：8504#、9542#数据通道1#数据完整率2#数据完整率3#数据完整率80mA风速59.55%63.70%62.09%80mB风速61.97%59.23%67.46%70m

风速50.57%71.82%67.89%50m风速38.69%59.82%67.89%30m风速45.58%41.00%48.29%厂家1主选方案厂家2备选方案厂家2主选方案厂家2备选方案厂家3方案厂家4方案厂家尾流后各机位点平均风速（m/s）5.625.776.206.126.276.21鉴衡尾流后各机位点平均风速（m/s）6.086.186.186.116.106.13厂家净发电量（h）258924122809276630153294鉴衡净发电量（h）2672.62518.32487.22426.22537.02740.5风资源导致发电量差异（%）16.63%15.71%0.98%0.59%-3.25%-1.98%案例分析——测风塔选取不当

自由流场平均风速(m/s)投标方案7.01鉴衡计算6.49建模时对地形采用平滑处理，使得小尺度地形起伏变化特征不能被准确刻画。建模选用水平网格分辨率最小值为50m，水平扩散系数为1.1，因此整体网格相对粗糙。这些地形特征对自由流场的扰动被忽略，从而产生加速效应风速差异带来的方案发电量差异值达27%。案例分享——网格粗糙过度平滑处理功率曲线评估计算or测试的？是型式认证的要求，给出在某一特定环境条件下的机组出力。测试功率曲线在功率爬升阶段，不确定度相对较大Uncertaintyinfo

测量参数

Measuredparameter不确定度分量

Uncertaintycomponent标记

Symbol不确定度

Uncertainty灵敏度

Sensitivity备注

Note电功率

Electricalpower

sP,i(kW)A类不确定度sP,istd(Pi)/√Ni1公式E.10电功率

Electricalpower

uP,i(kW)电流互感器uP1,i0.75%*Pi/√31参考标准电压互感器uP2,iNA1未使用功率变送器uP3,i0.5%*2000kW/√31标称功率的0.5%采集系统udP,i0.1%*2500kW1量程的0.1%风速

Windspeed

uV,i(m/s)风速计标定uV1,i0.025m/s|Pi-Pi-1|/|Vi-Vi-1|[kW/m/s]标定证书风速计运行特性uV2,i(0.05m/s+0.005*Vi)*0.9/√3分级证书0.9A风速计安装uV3,i1%*Vi参考标准场地气流畸变uV4,i2.00%参考标准采集系统udV,i0估计为0温度

Airtemperature

uT,i(K)温度计标定uT1,i0.5KPi/288.15[kW/K]参考标准辐射屏蔽uT2,i2K参考标准温度计安装uT3,i0.3K参考标准采集系统udT,i0.1%*40K量程的0.1%气压

Airpressure

uB,i(hPa)气压计标定uB1,i3.0hPaPi/1013[kW/hPa]参考标准气压计安装uB2,i0.34hPa估计为安装高度修正值的10%采集系统udB,i0.1%*100hPa量程的0.1%IEC61400-12-1给出的不确定度来源典型机组测试功率曲线测试功率曲线不确定度环境条件引起功率曲线的差异可以带来10%以上的发电量影响。不同风剪切的功率曲线散点图不同湍流度的功率曲线散点图不同环境条件下的测试功率曲线不同特点：有测量不确定性，为降低不确定性，通常选择较为平坦的地形进行测试仅代表测试场地，适合用于和测试环境条件相近的风场评价方法：关注测试条件和拟选风场的环境条件差异问题：测试功率曲线不足以满足复杂多样化风场的应用需求测试功率曲线特点基于时域仿真计算仿真模型建立模型验证动力学模型损失模型载荷测试功率曲线测试部件实验拟选场址下的动态仿真环境条件工况设置结果处理仿真动力学模型仿真（动态）功率曲线获取案例分享规则差异会在投标方案评价上不够公平，过高的估计会给项目投资带来风险。折减系数项（%）分类机组可利用率机组本身可利用率I极端气候折减II功率曲线空气密度修正II控制和湍流强度影响II叶片污损II功率曲线保证率II高风速迟滞II风资源相关周边环境变化II周边电场修建II场平折减II风频分布II风切变II其他场用电及线损I限电等其他因素II

I类折减系数（和机组相关）：根据机组情况进行选取。II类（和风场相关）：依据本风电场实际情况，参考行业经验，统一取值。功率曲线中的部分折减项若使用动态功率曲线可不再进行折减。折减评估方法发电量安全性度电成本迭代复核设计条件下的安全性场址适应性机组大部件配置环境条件适应性定制化解决方案的安全性评估型式认证机组安全性设计评估制造评估型式试验设计评估：从理论角度评价设计的合理性型式认证完成对特定机型在设计条件下的安全性评定制造评估制造工艺质量管理体系一致性审查型式试验载荷测试功率特性测试叶片测试噪声测试电能质量测试安全功能测试制造评估：是否能按设计预期量产型式试验：通过样机试验验证设计的有效性设计安全性——型式认证重大部件变更的，需考虑对机组整体影响叶片翼型变化：直接影响气动载荷塔筒高度变化：直接影响结构动态响应或控制系统设计（钢塔-柔塔）齿轮箱变更：直接影响传动链频率或机械损失其它关键部件变更，主要考虑部件的本身的适应能力。发电机变更：输入端载荷与发电机匹配性变流器变更：需考虑环境适应性（如高原环境下绝缘变压性能及温升匹配性）其它电气部件在风轮转速运行范围内，风轮转速频率（1P）与塔架一阶固有频率存在交点的塔架，称为柔塔。Campbell图（反应激振力和系统固有频率的关系，用以共振分析）风轮转速的1倍频（1P）和3倍频（3P）是主要的激振力来源场址安全性——机型一致性评估确定风场条件各机位点的风况参数其他环境条件（温度、海拔、结冰、地震）电网条件对比机组设计参数如全部被覆盖则直接通过适应性分析如有超出，进行载荷分析和强度分析分析特殊条件下的部件匹配性分析场址安全性——环境条件适应性风况：需要考虑多个风况参数的影响，尤其低风速复杂地形区域，各机位差异较大，难以全部涵盖。其它环境条件低温和结冰：风场实际最低环境温度低于设计值，需对机组在极端温度环境条件下关键机械部件所使用的材料（如变桨轴承）进行适应性复核等高海拔：高海拔环境，对机组某些电气部件（如发电机、主控系统、变桨系统和变流器）的绝缘耐压及温升实验存在明确要求及限制地震：关注基础载荷（常规设计的风电机组可抗7度左右地震）抗台风：极限风速、抗台策略、后备电源场址安全性——环境条件适应性设计等级：平均风速6m/s；剪切0.2；湍流强度0.16。编号标空平均风速（m/s）风切变15m/s的IEC有效湍流强度F066.060.170.127F076.560.140.121F096.180.180.126F125.780.210.143F136.40.120.13F145.750.180.137F156.60.110.12F166.520.090.117F185.90.170.149F196.840.050.109F205.50.230.161F216.620.070.125F226.250.120.138F246.150.120.135增功提效降载采用激光雷达，提高测风精度（风速、风向），前馈降载延长叶根/叶尖，加装尾缘襟翼，加装涡流发生器主控系统优化—空气密度自适应、切出切出风速动态调整尾流控制、协同控制、扇区管理

技术评估方案原理及可行性评估——验证原理合理性及可执行性效果评估——定性或定量功能效果失效风险评估——评估该功能失效概率和失效后的保护功能场址安全性——定制化解决方案and发电量评价项目经验显示，风资源分析的差异可高达20%