风电机组功率曲线测试 - CSEE
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风电机组功率曲线测试 大唐新能源试验研究院 2015.11.18
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风电机组功率曲线测试
大唐新能源试验研究院
2015.11.18
风机型式试验
3.机组噪声测试
1.机组功率曲线测试 2.机组载荷测试
4.电能质量测试
1.1 功率曲线概念
风电机组的功率曲线是风机输出功率与风速的关系曲线，是衡量其发
电能力的最佳标准。
功率曲线与功率系
数曲线的关系
PCVRP 32
2
1.2 功率曲线测试的意义
发电量=风资源×风机可利用率×功率曲线
检验风机优化是否达到预期效果、经济性评价
风机出质保验收依据
部分厂家投标功率曲线数据存在虚假，需要实际测试进行验证
银行投资担保
《国家能源局关于规范风电设备市场秩序有关要求的通知 》
1.3 SCADA系统功率曲线的误差
测风数据误差
功率测量误差
空气密度折算误差
功率曲线计算方法不合理
。。。。。
SCADA系统功率曲线存在较大误差
1.3 功率曲线测试标准依据
型式试验
功率特性
电能质量
噪声测试
载荷测试
行为测试
IEC 61400-12-1
1.4 测试流程
机组选择
场地评估
设备安装
数据采集与处理
测试案例与分析
1.4.1 机组选择（尽可能大的测量扇区、缩短测试周期）
1.4.1 机组选择（尽可能大的测量扇区、缩短测试周期）
WD
1.4.2 场地评估（量化并降低地形与障碍物对测试结果的影响）
1.4.2 场地评估
距离 扇区 最大倾角(%) 地形偏离平面
的最大偏差
<2L 360° <3 <0.04（H+D）
2L并且<4L 测量扇区之内 <5 <0.08（H+D）
2L并且<4L 测量扇区之外 <10 不考虑
4L并且<8L 测量扇区之内 <10 <0.13（H+D）
1.4.3 设备安装（量化并降低空气密度和降雨对功率特性测试结果的影响）
在标准规定位置树立测风塔
轮毂高度安装经过标定的风速计（两支）
轮毂高度安装经过标定的风向标
轮毂高度安装经过标定的温度传感器
、湿度传感器、 气压传感器、降雨量传感器
安装支架的尺寸和外形要求严格
风速计1 风速计2
风向标
温度传感器气压传感器
降雨量传感器
1.4.3 设备安装（量化并降低空气密度和降雨对功率特性测试结果的影响）
风速计1 风速计2
风向标
温度传感器气压传感器
降雨量传感器
1.4.3 设备安装（量化消除机组不正常运行状态数据对最终测试结果的影响）
风机内安装风机并网、故障状态数据采集设备
在标准规定的位置安装经过标定的电流互感器，功率变送器，
采集机组净功率。
系统 传感器 安装位置 精度要求 备注
气象数据
采集系统
气压传感器 轮毂高度 1.7A级以上
计算空气密度，将风速折算到
标准空气密度，或其他空气密
度下。
温湿度传感器 轮毂高度 0.5°C/1%
风速传感器 轮毂高度 1.7A级以上
风向传感器 轮毂高度 低于2° 剔除不在测量扇区内的数据
净电功率
采集系统
故障、并网状态 风机主控 -- 用于剔除不合格数据
电流互感器 箱变低压侧 0.5%
采集净电功率 功率变送器 箱变低压侧 0.5%
数据采集设备（其他科研、测试机构）
自主开发功率曲线测试系统设备
自主开发功率曲线测试系统设备
功率曲线测试系统软件
功率曲线测试系统软件
功率曲线测试系统软件
1.4.4 数据获取与数据处理
数据应该以1Hz或更高的采样率连续采集
每一个区间（0.5m/s）至少包含30min的采样数据；
数据库包含至少180h的采样数据。
对定桨距、定转速的风力发电机组
对变转速、变桨距的风力发电机组
0n 10min
10min
P P
13
10minn 10min
0
V V
空气密度折算
1.4.4 数据获取与数据处理
剔除湍流较大的数据
经过场地评估，认为被测风机周围地形平整
风机有故障或者未并网的数据需要剔除
对遮挡物对风机造成尾流影响的扇区的数据进行剔除
电功率、风向、等变化剧烈的数据进行剔除
等效给予风机最好的发电条件
1.4.4 数据获取与数据处理
n, ,1
1 iN
i i jji
V VN
n, ,1
1 iN
i i jji
P PN
1.4.4 数据获取与数据处理
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22-200
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
风速 (m/s)
功率
(kW
)
1.5 测试案例（1）
XX风电场---XX2.0MW机组---发电量损失约2%
1.5 测试案例（2）
XX风电场---XX850机组---发电量损失约0.3%
1.5 测试案例（3）
XX风电场---XX机组
1.5 测试案例（3）
XX风电场---XX机组
1.5 测试案例（3）
XX风电场---XX机组
由功率曲线偏差导致的发电量偏差达14.77%。实测功率曲线计算
满负荷小时数为1425，厂家提供功率曲线计算满负荷小时数为1672。
风场实际满负荷小时数统计（上网电量）
2011年：1405.1
2012年：1410
当年经济损失：600万元
1.5 影响风机功率曲线的因素
控制算法、转速传感器
偏航误差（风向传感器、编码器）
桨叶（翼型、结冰、污染、桨距角零位安装）
电气效率、机械效率（发电机、齿轮箱、变频器）
湍流强度
其他
1.5.2 影响风机功率曲线的因素---偏航误差
偏航动作裕度设置不合理（根据风资源情况作调整）
风向传感器损坏或者安装误差
1.5.2 影响风机功率曲线的因素---偏航误差
XX-1.5MW风机实验数据
1.5.2 影响风机功率曲线的因素---偏航误差
RISO实验室的统计数据显示：大部分的风机偏航误差都在10-12度左
右。在随机抽检测的风机中，80%有2度以上的平均偏航误差。
1.5.2 影响风机功率曲线的因素---偏航误差
解决方案（2）
巴盟那仁宝力格---金风750
风速区间
（m/s）
风向偏差
（°）
3-4 9.2
4-5 7.9
5-6 7.7
6-7 6.5
7-8 5.7
1.5.2 影响风机功率曲线的因素---偏航误差
解决方案（华北电力大学）
长期SCADA数据
P-WD-WS-偏航β计算
神经网络与最小二乘法
风速计故障
风向标故障
1.5.2 影响风机功率曲线的因素---偏航误差
解决方案（大唐新能源）--风速、风向传感精度检测仪
风机 编号
风速计误差 范围（m/s）
风向传感器误差范围（°） （风速≥4m/s时）
10 0.3-1.6 4.7-8
07 0.3-0.7 9.1-18.7
41 0.1-0.7 5.8-9.2
32 0.2-0.8 17.2-35.1
50 0.3-1 5.2-47.0
23 0.2-1 6.4-1.9
38 0.2-0.8 9.2-9.4
64 0.2-0.9 5.9-11.0
25 0.3-0.9 10.2-15.0
