一种实时监测风电机组运行时的功率出力偏差的方法技术

本发明专利技术公开了一种实时监测风电机组运行时的功率出力偏差的方法，包括以下步骤：依据计算得出的标准空气密度的测风塔风速Vb,cf和标准空气密度的风机机舱顶风速Vb,fj，得出两者之间的线性关系式；依据该线性关系式，计算风电机组运行时的电功率Pi对应的风电机组迎风风速Vi；绘制出风电机组运行时的电功率Pi与其对应的风电机组迎风风速Vi的二维散点图，同时叠加风电机组出厂功率－风速设计曲线；计算出每一散点处风电机组运行时的电功率Pi与电功率设计值Ps,i的实时功率出力偏差Sp,i。本发明专利技术通过比较得出的实时功率出力偏差Sp,i与功率出力偏差规定值的大小，当实时功率出力偏差Sp,i小于功率出力偏差规定值时，即该风电机组运行性能良好。

【技术实现步骤摘要】
一种实时监测风电机组运行时的功率出力偏差的方法
本专利技术属于风力发电
，具体涉及一种实时监测风电机组运行时的功率出力偏差的方法。
技术介绍
风能是一种清洁的可再生能源，作为风能利用的主要形式，风力发电是目前技术最成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的可再生能源发电方式之一。风力发电机组投产发电后，其出力是否能达到风电机组的标称出力，运行是否稳定，是风电场运营单位最为关心的问题，也是决定风电场运营经济指标的重要因素。传统的考核测试方法是在某一段时间内记录风电机组轮毂高度处的风速和在该风速下机组的输出功率，在按照标准计算可取的风向扇区内，记录相关数据。最后利用Bin分析的方法计算出功率曲线，进而分析该台机组发电性能的优劣。在整个测试过程中，存在以下几个问题。1、需要对机组的运行性能、风电机组的实时净功率和其周围气象情况进行长时间的数据采集。且由于这种方法由于机组给定功率曲线涉及切入风速和切出风速，因此这种考核方法所用的时间较长。有时可能由于当地风速较低或风速频率分布较集中，绘制一个完整的功率曲线图可能要花几年的时间，用人工的方法费时费力。2、按照考核标准的定义，风力发电机组的功率曲线是机组输出功率随10min平均风速变化的关系曲线,通过实际测试的方式得到。这种测试得到的功率曲线具有独特性,是针对具体的风场而言,当适用于其他的风场时,仍然需要进行修正。由于自然风风速、风向变化的不确定性,尤其是山区地形的复杂,使得准确测试风力发电机组功率曲线有较多困难。3、随风电机组提供的技术规范和用户手册，都会描述该机型在标准空气密度下的功率曲线，这个功率曲线通常是通过计算得到的理论功率曲线，或者是在一定的模拟环境下通过试验而绘制出来的。4、由于需统计风速的地方多、时间长等原因，致使风速数据具有海量、存储困难等特征，因此很多地方只保留每小时风速的均值和方差，以及统计当年的实际风速数据，而不会保留所有实际的风速数据。当统计得到新的风速数据时，则更新风速均值和方差。因数据的不足而造成评估模型常失真。5、存在空气密度随温度的变化而变化所造成的影响问题。从以上分析可知：目前这些方法在精度、实时性及数据的完整性上都存在一定的问题，对风机实际特性监测都有一定的影响，如何针对具体的风场条件，实时对风机性能数据进行采集、管理和修正、分析，并制定一套有效的技术方案是目前计算和监测风机运行特性的技术突破点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种实时监测风电机组运行时的功率出力偏差的方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种实时监测风电机组运行时的功率出力偏差的方法，包括以下步骤：1）采集若干组风电机组运行时的历史测风塔风速Vcf和历史风机机舱顶风速Vfj，并将采集的历史测风塔风速Vcf和历史风机机舱顶风速Vfj分别折算为标准空气密度的测风塔风速Vb,cf和标准空气密度的风机机舱顶风速Vb,fj，其折算公式如下：式中：Psj——风电机组来流压力，取风电机组运行时的大气压，kPa；tsj——风电机组来流温度，取风电机组运行时的实时环境温度，℃；Tb——标准绝对气温，℃；Pb——标准大气压强，kPa；2）根据步骤1）得出的若干组标准空气密度的测风塔风速Vb,cf和标准空气密度的风机机舱顶风速Vb,fj进行线性拟合，得出线性系数K和B，其计算公式如下：Vb,cf=K·Vb,fj+B（3）3）采集风电机组运行时的实时风机机舱顶风速Vfj,i并折算为标准空气密度的实时风机机舱顶风速Vb,fj,i，再根据步骤2）得出的线性系数K和B，计算与电功率Pi相对应的风电机组运行时的风电机组迎风风速Vi，其计算公式如下：Vi=K·Vb,fj,i+B（4）式中：i为实时采集风电机组运行时的风机机舱顶风速的记录数，且i=1,2，…，n；4）绘制出风电机组运行时的电功率Pi与其对应的风电机组迎风风速Vi的二维散点图，同时叠加风电机组出厂功率－风速设计曲线；5）采用偏差统计的方法，计算二维散点图上每一散点处风电机组运行时的电功率Pi与其对应的风电机组迎风风速Vi对应的电功率设计值Ps,i，并计算出每一散点处风电机组运行时的电功率Pi与电功率设计值Ps,i的实时功率出力偏差Sp,i，其计算公式如下：式中：Sp,i——实时功率出力偏差，kW。本专利技术进一步改进在于：步骤1）中，至少采集50组风电机组运行时的历史测风塔风速Vcf和历史风机机舱顶风速Vfj。与现有技术相比，本专利技术的优点如下：本专利技术一种实时监测风电机组运行时的功率出力偏差的方法，该方法基于风电机组实时/历史数据库，实时采集风电场相关生产数据，包括实时风速、机组实时功率、大气压力以及环境温度，然后将这些数据换算成标准条件下的环境工况值，通过自动绘制功率风速特性曲线，结合电功率设计值，对结果数据进行在线离散度偏差比较，从而实时监测出风电机组在这一段时间内和当前时期内运行性能是否良好；本专利技术所有的计算过程都是计算机自动完成，避免人为的输入干扰，保证数据的客观性和可靠性。【附图说明】图1为某型号1.25MW风电机组实时运行中的功率风速特性曲线。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术一种实时监测风电机组运行时的功率出力偏差的方法，包括以下步骤：1）采集若干组风电机组运行时的历史测风塔风速Vcf和历史风机机舱顶风速Vfj，并将采集的历史测风塔风速Vcf和历史风机机舱顶风速Vfj分别折算为标准空气密度的测风塔风速Vb,cf和标准空气密度的风机机舱顶风速Vb,fj，其折算公式如下：式中：Psj——风电机组来流压力，取风电机组运行时的大气压，kPa；tsj——风电机组来流温度，取风电机组运行时的实时环境温度，℃；Tb——标准绝对气温，取288.15℃；Pb——标准大气压强，取1013kPa；参见表1，为采集并折算后的若干组风电机组运行时的标准空气密度的测风塔风速Vb,cf和标准空气密度的风机机舱顶风速Vb,fj。表1：Vb,cfVb,fjVb,cfVb,fjVb,cfVb,fj1.9091.8287.0266.89610.0868.7402.2942.2797.1297.04610.3379.2663.1533.1337.3876.76810.45510.1433.5823.5397.4157.26310.80810.26本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时监测风电机组运行时的功率出力偏差的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）采集若干组风电机组运行时的历史测风塔风速Vcf和历史风机机舱顶风速Vfj，并将采集的历史测风塔风速Vcf和历史风机机舱顶风速Vfj分别折算为标准空气密度的测风塔风速Vb,cf和标准空气密度的风机机舱顶风速Vb,fj，其折算公式如下： V b , cf = V cf · T b · P sj ( 273 + t sj ) · P b 3 - - - ( 1 ) V b , fj = V fj · T b · P sj ( 273 + t sj ) · P b 3 - - - ( 2 ) 式中：Psj——风电机组来流压力，取风电机组运行时的大气压，kPa；tsj——风电机组来流温度，取风电机组运行时的实时环境温度，℃；Tb——标准绝对气温，℃；Pb——标准大气压强，kPa；2）根据步骤1）得出的若干组标准空气密度的测风塔风速Vb,cf和标准空气密度的风机机舱顶风速Vb,fj进行线性拟合，得出线性系数K和B，其计算公式如下：Vb,cf=K·Vb,fj+B          （3）3）采集风电机组运行时的实时风机机舱顶风速Vfj,i并折算为标准空气密度的实时风机机舱顶风速Vb,fj,i，再根据步骤2）得出的线性系数K和B，计算与电功率Pi相对应的风电机组运行时的风电机组迎风风速Vi，其计算公式如下：Vi=K·Vb,fj,i+B            （4）式中：i为实时采集风电机组运行时的风机机舱顶风速的记录数，且 i=1,2，…，n；4）绘制出风电机组运行时的电功率Pi与其对应的风电机组迎风风速Vi的二维散点图，同时叠加风电机组出厂功率－风速设计曲线；5）采用偏差统计的方法，计算二维散点图上每一散点处风电机组运行时的电功率Pi与其对应的风电机组迎风风速Vi对应的电功率设计值Ps,i，并计算出每一散点处风电机组运行时的电功率Pi与电功率设计值Ps,i的实时功率出力偏差Sp,i，其计算公式如下： S p , i = Σ 1 n ( P i ...

【技术特征摘要】
1.一种实时监测风电机组运行时的功率出力偏差的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）采集若干组风电机组运行时的历史测风塔风速Vcf和历史风机机舱顶风速Vfj，并将采集的历史测风塔风速Vcf和历史风机机舱顶风速Vfj分别折算为标准空气密度的测风塔风速Vb,cf和标准空气密度的风机机舱顶风速Vb,fj，其折算公式如下：式中：Psj——风电机组来流压力，取风电机组运行时的大气压，kPa；tsj——风电机组来流温度，取风电机组运行时的实时环境温度，℃；Tb——标准绝对气温，℃；Pb——标准大气压强，kPa；2）根据步骤1）得出的若干组标准空气密度的测风塔风速Vb,cf和标准空气密度的风机机舱顶风速Vb,fj进行线性拟合，得出线性系数K和B，其计算公式如下：Vb,cf=K·Vb,fj+B（3）3）采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智微，徐创学，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司， 西安西热电站信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61