一种基于机组运行数据的分段风速传递函数校准方法、系统、设备及介质技术方案

一种基于机组运行数据的分段风速传递函数校准方法、系统、设备及介质，包括：获取风电场机组历史运行数据，对数据进行标准化处理；标准化处理后对数据进行清洗，剔除异常数据；计算机组功率曲线符合度，判断是否需要校准；若需要校准，则根据机组现场密度下保证功率曲线或标准密度下保证功率曲线反推出自由流风速，以该风速作为评估基准；计算每个风向扇区风速差异系数及离散度，通过设定差异系数等级评估规则，选择有效扇区，然后计算机舱风速与自由流风速校准函数，确定每个风速段风速修正系数，最后对实测风速修正进行指导；其系统、设备及介质用于对机组运行数据的分段风速传递函数进行校准；本发明专利技术不依赖于测风塔数据对风电机组功率曲线进行评估，评估效率高、准确性高、适用性好。适用性好。适用性好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机组运行数据的分段风速传递函数校准方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术属于风力发电领域，具体涉及一种基于机组运行数据的分段风速传递函数校准方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]近年来，随着新能源行业发展越来越受到国家重视，风力发电装机容量占比不断增加，对机组的精益化管理优势逐渐凸显，风电机组的出力具有随机性和波动性特点，给机组功率曲线测量带来较大误差，风电机组的功率特性是评估其性能的关键指标，它直接影响到风电机组出力，基于IEC61400
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1标准的功率特性测试方法对风电场的场地要求苛刻、测试费用高、测试程序复杂、测试评估时间长，不利于机组功率特性的及时评估及推广，因此，很少有人专门按照IEC标准测量功率曲线。目前，行业内基于机舱风速计的风电机组功率特性评估方法在推导NTF参数时，虽然可以在不安装新的的测风塔的情况下，选择满足距离要求的在役测风塔风速作为自由流风速进行评估，但依旧无法保证所有风电场在役测风塔与被测机组恰好都满足要求，同时，以少数几台被测机组来代表整个风电场的评估结果，存在较大的随机性和不确定性。如何判断机组风速传递函数是否合适，如果不合适，如何及时高效对在役风电场中未配置测风塔或测风塔距离不满足要求的风电机组进行功率特性校准，是当前功率曲线评估的所面临的一个重要课题。
[0003]专利申请CN110348654A公开了一种风力发电机组机舱传递函数修正及风力发电机组评价的方法、装置及终端。其中，风力发电机组运行数据的修正方法，用于对风电场内多个风力发电机组的运行数据进行修正；该专利技术根据风力发电机组机型和地形等级确定待修正的风力发电机组；基于所述机舱传递函数对所述待修正风力发电机组的初始运行数据进行修正。仍存在较大的随机性和不确定性。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提出一种基于机组运行数据的分段风速传递函数校准方法、系统、设备及介质，通过机组现场密度下保证功率曲线或标准密度下保证功率曲线反推出自由流风速，以该风速作为评估基准，计算机舱风速与自由流风速校准函数，确定每个风速段风速修正系数，最后对实测风速修正进行指导；本专利技术不依赖于测风塔数据对风电机组功率曲线进行评估，评估效率高、准确性高、适用性好。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种基于机组运行数据的分段风速传递函数校准方法，具体包括以下步骤：
[0007]一、获取采样数据；
[0008]二、根据步骤一获取的采样数据计算风速差异系数，进行有效扇区选择；
[0009]三、对步骤二得到的有效扇区，对有效扇区内机舱风速与自由流风速校准函数计算。
[0010]所述步骤一方法为：
[0011]S1、从风电机组后台采集获取风电场标杆机台数、每台标杆机装机容量，电站非标杆机总容量；
[0012]S2、从风电机组后台采集获取风电场机组完整年历史运行后台每10min间隔的数据、机组运行日志、停机记录、故障记录；所述运行后台每10min间隔的数据至少包含风速、风速最大值、风速最小值、风速标准差、有功功率、有功功率最大值、有功功率最小值、有功功率标准差、叶轮转速、环境温度、发电机转速、桨叶角、机舱位置、风向、PLC状态
[0013]S3、从升压站或测风塔获取完整年历史运行数据同期温度、气压、湿度等数据，计算考虑湿度效益情况下的空气密度；考虑湿度效益情况下的空气密度计算公式为：其中：ρ
10min
为推导出的10min内平均空气密度、T
10min
为实测10min得到的平均绝对气温、B
10min
为实测10min得到的平均气压、R0为干燥气体常数287.05J/(kg.K)、为相对湿度(范围从0
‑
1)、R
W
为水蒸气的气体常数[461.5J/(kg.K)]、P
W
为水蒸汽压力(Pa)；
[0014]S4、根据步骤S3获取的空气密度，对步骤S2测量风速进行标准化计算；风速标准化计算公式为：其中：V
n
为标准化的风速、V
10min
为机舱风速10min平均值、ρ0为参考空气密度；
[0015]所述步骤二方法为：
[0016]S5、从风电厂家提供的技术协议获取风电场标杆机现场密度下保证功率曲线或标准密度下保证功率曲线；
[0017]S6、根据步骤S4获取的标准化数据，对机组运行数据进行清洗，剔除异常数据；对机组运行数据进行清洗，清洗范围为：风速超出风力发电机组运行范围的数据；风力发电机组故障引起的风力发电机组停机数据；在测试或维护运行中人工停机数据；停机或启动阶段数据；降功率运行数据，包括结冰、过温、振动过大等机组保护降功率运行数据；电网限电期间运行数据；10min平均值里有上述状态的数据。
[0018]S7、根据步骤S5、步骤S6获得的数据，按照风速进行分区，并计算每个风速区间平均风速、平均有功功率、功率曲线符合度，计算公式为：其中：V
wind，i
为第i个风速区间标准化平均风速，V
n,i,i
为第i个风速区间数组j标准化风速，N
i
为第i个风速区间数组总数量；其中：P
wind，i
为第i个风速区间平均有功功率，P
n,i,i
为第i个风速区间数组j有功功率，N
i
为第i个风速区间数组总数量；其中：wpi为机组功率曲线符合度，P
wind，i
为第i个风速区间平均有功功率，P
理论，i
为机组参考密度下第i个风速区间保证或理论有功功率；根据符合度判断是否需要进行传递函数校准；
[0019]S8、根据步骤S5获取的保证功率曲线数据，利用步骤S6计算的平均功率计算自由流风速；
[0020]S9、根据步骤S6、步骤S8获得的数据，按照风向进行分区，并计算每个风向区间平
均风速、平均自由流风速，计算公式为：均风速、平均自由流风速，计算公式为：其中：V
i
为第i个区间标准化平均风速，V
n,i,i
为第i个区间数组j标准化风速；其中：V
free，i
为第i个区间标准化平均自由流风速，V
free，n,i,i
为第i个区间数组j标准化自由流风速；
[0021]S10、根据步骤S6、步骤S8、步骤S9获得的数据，按照风向进行分区，计算机舱风速与自由流风速差异系数、平均差异系数、差异系数标准偏差、差异系数离散度；计算公式为：K
i，j
＝V
i，j
/V
free，i，j
，其中：V
i，j
为第i个区间数组j标准化风速，V
free，i，j
为第i个区间数组j标准化自由流风速，K
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机组运行数据的分段风速传递函数校准方法，其特征在于，具体包括以下步骤：一、获取采样数据；二、根据步骤一获取的采样数据计算风速差异系数，进行有效扇区选择；三、对步骤二得到的有效扇区，对有效扇区内机舱风速与自由流风速校准函数计算。2.根据权利要求1所述的基于机组运行数据的分段风速传递函数校准方法，其特征在于：所述步骤一方法为：S1、从风电机组后台采集获取风电场标杆机台数、每台标杆机装机容量，电站非标杆机总容量；S2、从风电机组后台采集获取风电场机组完整年历史运行后台每10min间隔的数据、机组运行日志、停机记录、故障记录；所述运行后台每10min间隔的数据至少包含风速、风速最大值、风速最小值、风速标准差、有功功率、有功功率最大值、有功功率最小值、有功功率标准差、叶轮转速、环境温度、发电机转速、桨叶角、机舱位置、风向、PLC状态S3、从升压站或测风塔获取完整年历史运行数据同期温度、气压、湿度等数据，计算考虑湿度效益情况下的空气密度；考虑湿度效益情况下的空气密度计算公式为：其中：ρ
10min
为推导出的10min内平均空气密度、T
10min
为实测10min得到的平均绝对气温、B
10min
为实测10min得到的平均气压、R0为干燥气体常数287.05J/(kg.K)、为相对湿度(范围从0
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1)、R
W
为水蒸气的气体常数[461.5J/(kg.K)]、P
W
为水蒸汽压力(Pa)；S4、根据步骤S3获取的空气密度，对步骤S2测量风速进行标准化计算；风速标准化计算公式为：其中：V
n
为标准化的风速、V
10min
为机舱风速10min平均值、ρ0为参考空气密度。3.根据权利要求1所述的基于机组运行数据的分段风速传递函数校准方法，其特征在于：所述步骤二方法为：S5、从风电厂家提供的技术协议获取风电场标杆机现场密度下保证功率曲线或标准密度下保证功率曲线；S6、根据步骤S4获取的标准化数据，对机组运行数据进行清洗，剔除异常数据；对机组运行数据进行清洗，清洗范围为：风速超出风力发电机组运行范围的数据；风力发电机组故障引起的风力发电机组停机数据；在测试或维护运行中人工停机数据；停机或启动阶段数据；降功率运行数据，包括结冰、过温、振动过大等机组保护降功率运行数据；电网限电期间运行数据；10min平均值里有上述状态的数据。S7、根据步骤S5、步骤S6获得的数据，按照风速进行分区，并计算每个风速区间平均风速、平均有功功率、功率曲线符合度，计算公式为：其中：V
wind，i
为第i个风速区间标准化平均风速，V
n,i,i
为第i个风速区间数组j标准化风速，N
i
为第i个风速区间数组总数量；其中：P
wind，i
为第i个风速区间平均有功功
率，P
n,i,i
为第i个风速区间数组j有功功率，N
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为第i个风速区间数组总数量；
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，其中：wpi为机组功率曲线符合度，P
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为第i个风速区间平均有功功率，P
理论，i
为机组参考密度下第i个风速区间保证或理论有功功率；根据符合度判断是否需要进行传递函数校准；S8、根据步骤S5获取的保证功率曲线数据，利用步骤S6计算的平均功率计算自由流风速；S9、根据步骤S6、步骤S8获得的数据，按照风向进行分区，并计算每个风向区间平均风速、平均自由流风速，计算公式为：速、平均自由流风速，计算公式为：其中：V
i
为第i个区间标准化平均风速，V
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为第i个区间数组j标准化风速；其中：V
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为第i个区间标准化平均自由流风速，V
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为第i个区间数组j标准化自由流风速；S10、根据步骤S6、步骤S8、步骤S9获得的数据，按照风向进行分区，计算机舱风速与自由流风速差异系数、平均差异系数、差异系数标准偏差、差异系数离散度；计算公式为：K
i，j
＝V
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，其中：V
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为第i个区间数组j标准化风速，V
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为第i个区间数组j标准化自由流...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国强，刘永霞，
申请(专利权)人：特变电工新疆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：