GBT 18451.2-2021 风力发电机组 功率特性测试.pdf
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风速范围内任意风速区间的最大偏差 干扰扇区 卡尔曼常数0.4 叶尖速比 空气密度 标准空气密度 空气密度的10min平均值 第i个区间内标准化功率数据的标准偏差 参数10min平均的标准偏差 纵向/横向/垂直风速的标准偏差 相对湿度(范围从0%~100%) 角速度
大型风力发电机组风轮高度范围内的风切变和风转向因大气稳定度条件不同可能发生显著变化, 它同时也受现场地形的影响。极端大气稳定度条件的出现是特定场地问题,如果在功率特性测试期间 出现极端大气条件,功率曲线会出现明显变化, 本部分所使用的功率特性测试方法基于功率曲线的定义,该功率曲线表示为所产生功率和能够有 效表征通过风轮扫掠区域的风动能通量的风速之间的关系。 通过垂直捕获区域的动能通量[指特定时间点或时间段,通常为10min,假设风速在此时间内没有 变化门一般表示为:
Pun =[ ev da
V一一在风轮区域上的一个测量点的水平风速2) 该水平风速定义为瞬时风速水平分量的平均值,仅由纵向分量和横向(非垂直)分量组成。对于水 平轴风力发电机组,还要考虑风转向,并根据轮毂高度处的风向校正风动能:
b一轮毅高度处的风向。 大型风力发电机组风轮高度处的风转向在极端大气稳定度条件下可能出现明显变化,它同时也受 现场地形的影响。 本部分不考虑水平面上的风切变和风转向。因此外墙标准规范范本,由式(3)动能表达式中导出的与风动能相对应的 能量等效风速,通常表示如下:
....... ......4
1)如果在某个时间段内风速发生变化(即端流强度>0),则动能(在此时间段内平均)高于风速恒定的情况,但风 力发电机组将这种额外的动能转化为额外的电力的可能性有限。此处不再考虑此问题。作为简化,即使在湍 流强度>0的情况下,式(2)、式(3)、式(4)在此也被认为是有效的。风速变化对时间平均动能的影响以及对风 力发电机组功率曲线的相关影响,采用附录M中的端流规格化程序进行处理。 2)对于单点轮毂高度风速测量,风力发电机组功率与水平风速定义的相关性比失量风速定义的相关性更好。
式中: i一一风轮面内不同测量高度的编号3。 虽然水平风速被认为是影响风速的参数,但在具有显著非水平气流(上升流或下降流)的地点,水平 风速的测量和风力发电机组的响应都存在额外的不确定度。 当风轮处的风切变和风转向小且均勾(以及对于在可能更复杂的气流条件下的风轮直径较小的风 力发电机组)时,轮毂高度测量的风速可以很好地表示风轮捕获的动能。轮毂高度风速是本部分所有历 史版本中定义功率曲线时所用的风速。因此,即使在叶轮高度范围内有更全面的风速测量,在轮毂高度 处测量的风速作为风速的默认定义,也应始终进行测量和报告。 在极端大气稳定度条件频繁出现的地点和季节,建议测量风切变。 如果风轮的整个高度范围没有测量风切变和风转向,则在等效风速中增加了不确定度。该不确定 度随着风速和风向在不同高度上测量点的增加而降低。如果测量仅限于轮毅高度,且没有测量风轮的 重要区域上的风切变,则意味着在确定等效风速时应增加不确定度。 对于小型风力发电机组,由于受风切变和风转向的影响较小,风速仅用轮毂高度测量的风速来表 示,不会因为缺少风切变和风转向测量而增加不确定度。 对于垂直轴风力发电机组,不存在风转向的影响,风转向应忽略。 如果测试风力发电机组或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 风设备位置处的风况可能显著不同,因此应将这种情况排除在测试之外。 空气密度β在天型风力发电机组风轮高度范围内变化。然而,这种变化是很小的。在功率特性测 试方法的实际执行中,仅定义和确定轮毂高度处的空气密度就足够了。功率曲线被规格化为在测量周 期内测量现场的平均空气密度或预定义的参考空气密度。 功率曲线也受到测试场地瑞流的影响,并且瑞流可能在风轮范围内变化。本部分仅考虑轮毂高度 处的场地端流。高强度流增大了功率曲线在切入风速和在额定功率下开始功率调节时的曲率半径, 而低端流将使功率曲线的这些位置更尖锐。应测量现场端流并作为功率曲线的补充。如果需要,可以 使用附录M的方法对指定的流进行规格化。 总之,本部分的功率曲线是具体气候条件的功率曲线,其中: a)空间某一点的风速定义为水平风速; b) 功率曲线的风速定义为轮毂高度风速,考虑到垂直风切变和风转向"),该定义可以用式(4)中 定义的等效风速来补充; c)空气密度为轮毂高度处的测量值,并将功率曲线规格化至测试期间的场地平均空气密度或预 定义的参考空气密度; d) 在轮毂高度处测量瑞流,功率曲线在漏流没有规格化的情况下得出; e) 功率曲线可规格化到更宽范围的气候条件(例如特定空气密度、瑞流强度、垂直风切变和转 向)6。 在本部分中,提供了测量、标定、分级、数据校正、数据规格化和不确定度确定的所有必要程序。但 是,如果不是所有参数都经过充分测量,则应考虑由于缺乏该测量导致的不确定度,例如,仅用轮毂高度 风速传感器测量大型风力发电机组的功率曲线。在这种情况下,对于风切变和风转向的变化,应考虑不 确定度。 通过测量所有必需参数和使用所有相关程序,可以获得使用本部分的最佳结果。但是,如果无法做
到这一点,还有其他可选的耳 这些可项。这些可选项涉及测风设备的
质足本部分功率曲线测量要求的测风设备配置概
6功率特性测试的前期准备
与风力发电机组功率特性相关的测试条件,应在测试报告中明确说明,详见第10章
6.2风电发电机组与电气连接
如第10章所述,描述并记录风力发电机组及电气连接情况,用以确定被测风力发电机组的唯
应在被测风力发电机组附近安装测风设备,以确定驱动风力发电机组的风速。 测试场地的风切变和大气稳定特性可能会对风速测量和风力发电机组的实测功率特性产生重大
响。一般来说,大气稳定度存在一个昼夜循环,夜间为稳定大气特性,白天由于日照,增加瑞流和边界层 的混叠,形成不稳定大气。风切变、风转向和端流都与大气稳定度相关,它们影响轮毂高度风速和风轮 等效风速之间的关系,异常风廓线可能会影响风力发电机组的能量转化。此外,气流畸变可能会引起测 量设备处风速和风力发电机组风速不同,尽管彼被此是相关的, 测试前,需要对测试场地可能引起气流畸变的因素进行评估,以便于: a)选择测风设备的安装位置; b) 确定合适的测量扇区; c) 评定是否需要场地标定,然后依据附录C进行测量,确定准确气流校正系数; d)评定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、树林等)。 测试场地的情况应描述清楚,详见第10章
6.3.2测风设备位置
应特别注意测风设备的安装位置。它不应距风力发电机组太近,因为所测风速会受被测风力发电 机组影响。同时也不能距风力发电机组太远,否则所测风速和输出功率之间的相关性将减小。测风设 备应安装于距被测风力发电机组2倍~4倍风轮直径D之间,推荐使用2.5倍风轮直径D的距离。对 于垂直轴风力发电机组,按附录H的H.4。 进行功率特性测试前,为有助于选择测风设备的位置,应考虑在所有扇区内排除测风设备和风力发 电机组受气流干扰的测量扇区。 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来自这 个方向。然而,在有些情况下,将测风设备安置在风力发电机组旁边也许更适合,例如风力发电机组安 装在山脊上的情况。
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两者 看过去都应如此。 应运用附录A的程序排除所有受邻近的风力发电机组和障碍物的尾流影响的扇区。测风设备与 波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 优动扇区如图1所示。减小测量扇区的原因可能是特殊的地形情况,或者在有复杂障碍物的方向上获 取了不合适的测量数据。减小测量扇区的所有顾 原因都应有明确记录
6.3.4由地形引起的气流畸变的校正系数和不确定虚
由于地形变化可能引起气流畸变,应对测试场地进行评估。应根据附录B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。但是,假 定不需要气流畸变校正,则当测风设备在距风力发电机组2D~3D处,由测试场地气流畸变引起的不 确定度至少是测量风速的2%;当测风塔在3D~4D处,不确定度为3%或更大”。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校正系数
这些不确定度来源于符合附录B地形要求的高斯函数的WASP(风能地图分析和应用程序,DTU风能)分析。
的满刻度量程应设置为风力发电机组额定功率的一25%~十125%18)。在测试期间所有数据都 期性检查,以确保不超过功率测量装置的量程。功率变送器应依据可溯源性标准进行校准。功 装置应安装在风力发电机组和电网连接点之间,以确保测量的仅是净有功功率,即减去风力发电
仅在轮毅高度处(HH)测量的风速是默认的风速,也应一直使用。轮毅高度风速因为只测量了一 个高度的风速,相对于风轮等效风速(REWS)存在一定的局限性,而且由于缺少风廓线和风转向(见E 11.2.2)的测量,会产生额外的不确定度。推荐测量风轮下叶尖至轮毂中心的风切变作为轮毂高度风速 测量的补充,以降低风速测量的不确定度。为了进一步降低风速测量的不确定度,应将风轮等效风速 (REWS)(详见9.1.3.2和附录Q)作为功率曲线的风速输人变量 考虑到目前各种测量技术相对于不同复杂程度的地形存在的限制,表2总结了各种风速测量配置, 遥感设备应用前提是水平气流均匀通过扫描体,该技术限制了其只能应用在非复杂地形条件下的功率 特性测试。因此,风速测量配置应按照表2的要求,
不同的传感器配置包括测风塔顶部安装风速计、测风塔侧面安装风速计和遥感设备,这些设备提供 轮毂高度风速、风轮等效风速和风廓线的测量。7.2.3~7.2.5将对顶部安装风速计,侧面安装风速计和 遥感设备配置的一般和通用要求进行描述,同时,7.2.6~7.2.8将对使用这些传感器配置进行测量的特 殊应用要求进行描述。
7.2.2测风塔风速计通用要求
以下要求适用于7.2.3~7.2.8描述的所有杯式风速计和声波风速计应用。 传感器应符合附录I对杯式风速计和声波风速计的要求。用于功率特性测试的风速计的等级不低 于1.7A或1.7C。此外,在需要进行场地标定的地形中,推荐使用等级不低于2.5B、2.5D或1.7S的风速 计,详见附录I和附录J。 风速计在测量前应进行校准,如有需要,应在测试完成后再次进行校准(即后校准)。必须进行检查 和记录以保证在整个测试期间风速计校准的有效性。可以通过将初始校准结果与后校准结果进行比对 来实现,或者作为替代方案,可依据附录K进行风速计现场比对来实现。 在进行了后校准的情况下,在4m/s~12m/s的风速区间内,测试前后校准回归线的偏差应在
10)其他情况下可能需要更大的范围,这需要单独确定。
请况下可能需要更大的范围,
土0.1m/s之间。只有在测试前进行了校准的风速计,才能用于功率特性测试。风速计校准的流程应按 照附录F进行。在4m/s~12m/s风速区间内,如果测试前后校准回归线的最大偏差超出了 土0.1m/s,则风速计校准的标准不确定度(uvs.precal.)需增加(至少是最大偏差,但不要超过士0.2m/s)。 如果偏差超过士0.2m/s,就需要依据附录K进行风速计现场比对,以便找出数据偏离发生的时间点, 后续的错误数据就应进行剔除。如果通过现场比对检查不能确定数据偏差发生的时间点,需要把后校 推的偏差加入到不确定度中。 作为替代方案,应使用附录K规定的现场校准流程来检查风速计在整个测试期间的完整性。在这 个过程中需要有一个参考风速计用来监控主风速计。在使用杯式风速计作为主风速计的情况下,应使 用杯式或声波风速计作为参考风速计。如果使用声波风速计作为主风速计,参考风速计应使用杯式风 速计。如果功率特性曲线中的风轮等效风速(REWS)是通过高于轮毂高度的测风塔测量,需要在轮毂 高度处侧面安装一个主风速计,参考风速计的安装需符合附录G的安装要求。 表D.1列出了风速测量不确定度的多种来源。校准不确定度应依据附录F得出。由运行特性带 来的不确定度应依据附录I中标明的不同风速计等级得出。安装不确定度应依据附录G得出,
7.2.3顶部安装风速计
如果使用顶部安装风速计进行风速测量,应依据附录G规定的安装要求进行风速计安装。风速计 的安装高度1"应通过测量进行验证,并记录测量方法及其标准不确定度12》。风速传感器距离地面估计 高度的测量标准不确定度应不大于0.2m。参考风速计的安装也应符合附录G的要求。
7.2.4侧面安装风速计
安装应符合附录G中对侧面安装风速计的安装要求。侧面安装风速计的安装高度应通过测量进 行验证,并记录测量方法及其标准不确定度[见脚注11)。高度测量的标准不确定度应不大于0.2m。 充许对侧面安装风速计进行测风塔气流畸变校正,详细的校正方法将在9.1.2和附录S中进行描 述。校正的技术依据和校正的结果都应进行记录。风速计的安装横杆应采用一致的方向,确保在不同 高度层的气流畸变相似。测风塔和横杆应设计为在传感器处具有相似的气流畸变效应,在不同高度之 间的最大允许风速偏差为1%。测风塔截面尺寸在每一个高度应一致。因此,对于独立测风塔,在较低 高度测风塔横截面面积较大的情况下,应特别注意附录G中的建议。另一替代的方法是,在各测量高 度的另一个横杆上安装第二个风速计来限制测量扇区,使得风速测量偏离不超过1%
7.2.5遥感设备(RSD)
杂地形条件下的功率特性测试。遥感设备必须在测试开始前进行验证或依据L.3进行现场比对。遥感 设备可以测量多于一个高度的风速,能用于测量轮毂高度风速、风廓线、风转向和风轮等效风速等(详见 .2.8)。无论如何,遥感设备都应持续与安装高度不低于风力发电机组风轮下叶尖高度或不低于40m 详见L.1)的顶部安装风速计同步比对。此处顶部安装风速计的要求与7.2.3中描述的相同。 遥感设备风速测量的不确定度应依据附录L得出
.2.6风轮等效风速测量
11)为了定义地面高度,可以对测风塔底座周围2m半径或风力发电机组底座周围5m半径范围内的平均海拨 行估计。传感器高度测量不确定度应排除地面高度估计的不确定度。对于海上条件,地面水平应被视为平 海平面。 12)测量可以通过具有可追踪校准的测量装置来进行,例如能够从垂直平面中的角度测量中获得高度的经纬仪
出风轮的等效风速。注意,推荐三个及以上测量高度。以下是三种测量风轮等效风速的描述: a) 如果现场地形符合附录B中地形要求,轮毂高度测风塔顶部安装风速计符合7.2.3的要求,并 且遥感设备符合7.2.5的要求。结合风速计与遥感设备测量的风速数据,依据9.1.3计算出风 轮等效风速。 b) 如果现场地形符合附录B中地形要求,非轮毂高度测风塔顶部安装风速计符合7.2.3的要求, 并且遥感设备符合7.2.5的要求。通过遥感设备测量的风速数据,依据9.1.3直接计算出风轮 等效风速。 C 如果现场用于测量的测风塔高于轮毂高度,且安装有覆盖风轮高度的侧面安装风速计,其中 个安装在轮毂高度。通过侧面安装风速计测得的风速数据,依据9.1.3直接计算出风轮等效 风速。
7.2.7轮毂高度风速测量
以下描述了三种轮毂高度风速的测量方案: a)如果使用了轮毂高度的测风塔,则轮毂高度风速测量应符合7.2.3的要求。 b)如果地形符合附录B的要求,则轮毂高度风速能通过符合7.2.5要求的遥感设备进行测量。 特别注意,需要有顶部安装的风速计与遥感设备持续进行比对。 如果安装有高于轮毂高度的测风塔,就能更好的覆盖风轮范围。在这种情况下,轮毂高度的风 速将通过安装在横杆上的侧面安装风速计来测得,并符合7.2.4的要求。 根据轮毂高度风速的定义,缺乏风轮扫掠面内的垂直风切变和风转向的信息,依据附录E的要求 应基于所测得的或估计的风切变和风转向添加不确定度分量。如果只有轮毂高度的风速测量是可用 的,基于场地特性(如粗糙度)、前期测量数据或场地模型(如资源评估模型)估算的风切变和风转向应加 入不确定度评估中。当轮毅高度风速是通过遥感设备或高于轮毂高度测风塔的侧面安装风速计或低于 轮毅高度的侧面安装风速计测得,且符合7.2.8的最低要求,通过遥感设备和侧面安装风速计取得的风 切变和风转向应加人不确定度评估中
当风速测量涵盖多个测量高度时,应测量风切变,并用于风轮等效风速的计算或风切变幂律指数的 计算。 风切变可以通过7.2.4中描述的侧面安装风速计或7.2.5中描述的遥感设备测量。使用遥感设备 或测风塔测量风切变的更进一步的要求在附录L和附录G中单独给出。 风轮等效风速测量应包含测量轮毂高度以上的风速。为了使基于测量的风切变校正可用,至少需 要风轮扫掠面积范围内的三个高度的风速测量。当然,为了使风速不确定度尽可能地小,建议尽可能多 的测量不同高度的风速。测量高度应对称地分布在轮毂中心垂直方向两侧。 洲高宣座至小应石今付玉查库
图2适用于测量风轮等效风速的风切变测量高度
如果测风塔高度与轮毂中心高度相等或稍高一点,就无法测量高于轮毂高度处的风速,以至于无法 安常规进行风切变测量。这种情况下,风切变的测量高度至少包含以下高度: a)在靠近轮毂高度处安装一个符合附录G的要求,与顶部安装风速计独立的侧面安装风速计; b)在(H一R)(H一2/3R)安装一个符合附录G要求的侧面安装风速计。 其中,H是风力发电机组轮毂中心高度,R是风轮半径,具体示意见图3。
取高于轮毂高度风速时的风切变测量高度(只适
风向测量作为场地标定的一个输人量,用于剔除无效扇区和测定风转向。风向应由风向传感器测
得,风向传感器可以是风向标、2D/3D的声波风速计或遥感设备。如果使用了声波风速计,需要同时使 用传统风向标作为参考风向标。如果使用遥感设备,需依据附录L对遥感设备的风向进行验证测试。 平均风向应通过确定瞬时水平风向并进行10min平均计算得到。量平均(对瞬时风向的余弦分 量和正弦分量进行平均,然后对平均值进行求反正切,然后调整到0°~360°范围内)是种获得平均风 向的方法。另一种方法是,扩展风向的范围超过360°,进行10min平均,然后调整到0°~360°范围内。 通常在风向传感器本体的北向标识处存在数据测量盲区,而这个盲区通常又未定义(开路或短路),盲区 内的数据应被剔除。风向测量的校准、运行、安装的合成不确定度应小于5°。风向传感器依据附录N 提供的指导进行校准。
空气密度应通过测量气温、气压和空气相对湿度得到。作为湿度测量的一种替代方案,如果未测量 湿度,可以假定相对湿度为50%。空气密度的计算可以采用9.1.5中的式(12)进行计算。 温度传感器应安装在与轮毂高度差小于10m的范围内,以代表风轮中心的气温。温度传感器的 安装要求见附录G,其中所用到的测风塔的高度低于轮毂的高度。 气压传感器应安装在与轮毂高度差小于10m的范围内,以代表风轮中心的气压。气压的测量应 依据ISO2533校正至轮毂高度, 湿度传感器应安装在与轮毂高度差小于10m范围内,以代表风轮中心的湿度
7.5风轮转速和奖距角
如有特殊需要,在整个测试中应测量转速和架距角,例如进行与噪声测试相关的测量。如果进 ,需要在报告中按照第10章进行说明
叶片状况可能影响 发电机组。监控影响叶片状况的因素
7.7风力发电机组控制系统
别、验证和监控足够多的状态信号以便依据8.4来筛选数据。这些状态信号可从风力发电机 统得到13》,应在报告中说明每种状态信号的定义。
数据采集系统用于收集测试数据并存储数据或按8.3所述统计数据组,每个通道的采样率至少是 Hz。 将已知可溯源的校准源的信号接入传感器终端并将这些数据的输入信号与记录数据进行比对,以 验证数据采集系统通道(传输、信号调理和数据存储)的校准和精度。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
程序的目标是采集一系列满足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 发电机切入时的状态信号足以验证切出滞后控制算法
13)发电机切入时的状态信号足以验证切出滞后控制算法
量,以精确确定风力发电机组功率特性。如第10章所述,测量程序应详细记录,使每个步骤和液 都可以重新查看,如有必要,可以重复测量。 如附录D所述,测量准确度须用标准不确定度表述。在测试周期中,数据应周期性检查以保证 果的高质量及可重复性。在功率特性测试期间,应把所有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的规定正常运行,同时风力发电机组的配置不能更 改。应按第10章中的描述,记录风力发电机组的运行状态。整个测试期间,风力发电机组可以进行正 常维护,但应在测试日志中记录。任何特殊维护操作,如为了保证良好的功率特性所进行的定期叶片清 洗都应特别注明。通常应避免此类特殊维护。
数据应以1Hz或更高的采样频率连续采集。如果测量气温、气压、湿度以及降雨量(可选项),则可 以用较低采样频率采集,但至少每分钟一次。 数据采集系统应存储采样数据,或数据组的以下统计值: a)平均值; b)标准偏差; )最大值; d)最小值。 所选数据组应基于10min的连续测量数据。数据应采集直到满足8.5中定义的要求
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 除风速外的其他外部条件超出风力发电机组的运行范围; 风力发电机组故障引起风力发电机组停机: 风力发电机组手动停机、在测试或维护模式; 测量仪器故障或降级(例如,由结冰引起); 风向在6.3.3规定的测量扇区之外; f 风向在场地标定有效扇区之外; g 场地标定期间筛选的任何特殊大气条件也应在功率曲线测试期间进行筛选。 其他任何筛选标准都应在报告中明确说明。 切出控制算法中大的滞后环对功率曲线的影响可能相当大。这些对功率曲线的影响应排除在外, 并且排除风力发电机组在高风速下停止发电的所有数据组。在测试期间风力发电机组有切出动作的情 兄下,这些测量值应在一个特殊的数据库中显示,这个数据库中包含所有数据点。功率曲线应记录切人 控制算法的滞后影响以及切入风速以下的附加损失。切出滞后会影响到高风速区间,并且忽略它会导 致对发电量的过高估计,特别是在年平均风速较高的情况下。 测量期间特殊运行条件(如灰尘、盐、昆虫和结冰或者是电网条件差异大)或大气条件(如降雨、风切 变)下收集的子数据库可以被选定为特殊数据库
数据规格化之后(见9.1),所选数据组采用区间法存储(见9.2)。风速范围应被分成以0.5m/s整
以下条款中,阐述了三种规格化方法,基于影响功率曲线结果的主要气象因素:空气密度、风切变利 端流强度。 数据规格化是通过具体公式对每一个变量进行规格化处理,其目的是为了提高结果的准确性。这 在一定程度上可以允许不同数据组结果的对比,使它们具有一致性。应按照图4中的流程对数据进行 规格化
图4数据规格化流程4
如果可选REWS沙 款认轮毂高度数据同步规格化,如方括号中的条款所示。 有规格化步骤,REWS数据的规格化是在每个测量高度独立进行的,最后一个步骤是每个高度的结果 风切变/REWS/风转向校正。在与轮毂高度数据点的同步进行的每个校正子步骤中,每个10min数据 独立的REWS校正值
9.1.2测风塔侧面安装风速计的气流畸变校正
对测风塔上侧面安装风速计的风速数据进行气流畸变校正是允许的(在应用校正之前,仍然需要满 足附录G中关于测风塔气流畸变上限为1%的要求)。任何校正方法应按照10章中的要求进行记录和 报告。 可以通过缩小测量扇区进而使得气流畸变低于一定阈值,从而使测风塔气流畸变对风切变测量的 影响最小。任何这种缩小扇区的技术依据都应记录。附录S给出了一种用于校正桁架式测风塔气流畸 变的方法。
9.1.3风切变校正(REWS测量可用)
9.1.3. 1 概述
的风速,并且这种代替是合理的。然而,对于大型风力发电机组来讲,使用轮毂高度处风速来代表整个 风轮面风速的假设就不能成立。因此有必要引入校正,这些校正应考虑到轮毂高度处风速以及由风轮 面上的风切变引起的风速变化。以下定义三个参数: a)风轮等效风速; b)风切变校正系数; c)风切变校正后风速。 风切变校正系数可用于导出附录P中所述的特定气候下的功率曲线。然而,这种校正是基于风力 发电机组能够转换全部可用动能的假设,
9.1.3.2风轮等效风速
h 测量高度数量(nh≥3); V 第i个高度处的风速; A 风轮扫掠面积(元R,风轮半径为R); A 第i段的面积,即第i个高度处风速U;所对应的段面,由式(6)导出。 段面(面积为A,)的分界线应选择在位于两个测量点的中间。然后根据式(6)导出段面面积
式中: R—风轮半径; H轮毂高度。
一个10min风速文件计算REWS的示例。 本算例中,假定风力发电机组的轮毂高度为80m,风轮直径为100m。测风塔测量5个高度的风 速。如果高度可以选择,理想情况下它们将是均匀分布的(40m、60m、80m、100m和120m)。本示例 展示了用于REWS计算时高度独立选定的情况。段面分界线设置在两个连续测量点的中间。得到的 REWS等于9.38m/s,见表3。
“段面权重定义为段面面积与风轮面积的比值
布线标准9.1.3.3风切变校正系数
9.1.3.3.1示例1:轮毂高度测风塔配合遥感设备或遥感设备配合低于轮毂高度的测风塔
示例1:轮毂高度测风塔配合遥感设备或遥感设备配合低于轮毂高度的测风塔
当使用遥感设备测量时,风切变校正系数定义为风轮等效风速和轮毂高度处测量风速的比值 式(9)计算:
9.1.3.3.2示例2.测风塔高度高于轮毂高度
fr.RSD =Ueg.RSD/Uh.RSD
更用测风塔测量时,风切变校正系数定义为风轮等效风速和轮毂高度处测量风速的比值,根据式 计算:
当使用测风塔测量时暖通空调施工组织设计,风切变校正系数定义为风轮等效风速和轮毂高度处测量风速的 (10)15)计算:
由测风塔上风速计测得的风轮等效风速,根据 由轮毂高度处风速计测得的风速
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