2022風場設(shè)計方案評價方法探討

風場設(shè)計方案評價方法探討2022總體評價思路發(fā)電量安全性度電成本迭代復核發(fā)電量相關(guān)因素測風數(shù)據(jù)采集和處理流場仿真和結(jié)果輸出風資源功率曲線折減系數(shù)折減的分類和影響因素測試功率曲線仿真功率曲線測風儀器是否經(jīng)過標定？超期的后標定？安裝方式是否合理？復雜地形遙感數(shù)據(jù)是否經(jīng)過氣流傾角修正及風向修正。測量代表性：測風位置、數(shù)量、時間測風點處風況是否受微觀地形影響（測風點位于背風坡流體分離區(qū)域，區(qū)域內(nèi)地形效應導致低風速、高湍流）測風塔的選取測風時段測量誤差控制測風數(shù)據(jù)采集——輸入數(shù)據(jù)篩選數(shù)據(jù)插補垂直外推長期訂正冰凍、傳感器故障、障礙物影響扇區(qū)數(shù)據(jù)識別及篩選相關(guān)性分析外推計算方式是否適用于目標高度訂正方式與相關(guān)性是否匹配測風數(shù)據(jù)采集——加工計算方法：線性WAsPorCFDor降尺度邊界條件：地形高程、地表粗糙度、大氣穩(wěn)定度計算模型：計算域和網(wǎng)格大小選取、多塔互推驗證RuiPereiraetall,ComparingWAsPandCFDwindresourceestimates,MEGAJOULEInova??o,Lda（葡萄牙）

流場仿真——計算誤差控制測風塔選取不當（數(shù)據(jù)質(zhì)量較差者參與計算）測風代表年選取和數(shù)據(jù)篩選原則不統(tǒng)一水平外推時測風塔位置偏移歷史風速數(shù)據(jù)存在逐年遞減現(xiàn)象時仍采用20年平均水平進行長期訂正（樂觀高估）長期訂正所使用參考數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)相關(guān)性較差且訂正比例小于3%（引入更大不確定度）CFD計算網(wǎng)格粗糙且進行過度地形平滑處理（易導致錯誤加速效應）案例分享主要原因：1#2#3#測風塔數(shù)據(jù)質(zhì)量較差。廠家1：1#、2#、3#廠家2：1#、2#、3#、8504#、9542#廠家3：1#、2#、8504#、9542#廠家4：8504#、9542#數(shù)據(jù)通道1#數(shù)據(jù)完整率2#數(shù)據(jù)完整率3#數(shù)據(jù)完整率80mA風速59.55%63.70%62.09%80mB風速61.97%59.23%67.46%70m

風速50.57%71.82%67.89%50m風速38.69%59.82%67.89%30m風速45.58%41.00%48.29%廠家1主選方案廠家2備選方案廠家2主選方案廠家2備選方案廠家3方案廠家4方案廠家尾流后各機位點平均風速（m/s）5.625.776.206.126.276.21鑒衡尾流后各機位點平均風速（m/s）6.086.186.186.116.106.13廠家凈發(fā)電量（h）258924122809276630153294鑒衡凈發(fā)電量（h）2672.62518.32487.22426.22537.02740.5風資源導致發(fā)電量差異（%）16.63%15.71%0.98%0.59%-3.25%-1.98%案例分析——測風塔選取不當

自由流場平均風速(m/s)投標方案7.01鑒衡計算6.49建模時對地形采用平滑處理，使得小尺度地形起伏變化特征不能被準確刻畫。建模選用水平網(wǎng)格分辨率最小值為50m，水平擴散系數(shù)為1.1，因此整體網(wǎng)格相對粗糙。這些地形特征對自由流場的擾動被忽略，從而產(chǎn)生加速效應風速差異帶來的方案發(fā)電量差異值達27%。案例分享——網(wǎng)格粗糙過度平滑處理功率曲線評估計算or測試的？是型式認證的要求，給出在某一特定環(huán)境條件下的機組出力。測試功率曲線在功率爬升階段，不確定度相對較大Uncertaintyinfo

測量參數(shù)

Measuredparameter不確定度分量

Uncertaintycomponent標記

Symbol不確定度

Uncertainty靈敏度

Sensitivity備注

Note電功率

Electricalpower

sP,i(kW)A類不確定度sP,istd(Pi)/√Ni1公式E.10電功率

Electricalpower

uP,i(kW)電流互感器uP1,i0.75%*Pi/√31參考標準電壓互感器uP2,iNA1未使用功率變送器uP3,i0.5%*2000kW/√31標稱功率的0.5%采集系統(tǒng)udP,i0.1%*2500kW1量程的0.1%風速

Windspeed

uV,i(m/s)風速計標定uV1,i0.025m/s|Pi-Pi-1|/|Vi-Vi-1|[kW/m/s]標定證書風速計運行特性uV2,i(0.05m/s+0.005*Vi)*0.9/√3分級證書0.9A風速計安裝uV3,i1%*Vi參考標準場地氣流畸變uV4,i2.00%參考標準采集系統(tǒng)udV,i0估計為0溫度

Airtemperature

uT,i(K)溫度計標定uT1,i0.5KPi/288.15[kW/K]參考標準輻射屏蔽uT2,i2K參考標準溫度計安裝uT3,i0.3K參考標準采集系統(tǒng)udT,i0.1%*40K量程的0.1%氣壓

Airpressure

uB,i(hPa)氣壓計標定uB1,i3.0hPaPi/1013[kW/hPa]參考標準氣壓計安裝uB2,i0.34hPa估計為安裝高度修正值的10%采集系統(tǒng)udB,i0.1%*100hPa量程的0.1%IEC61400-12-1給出的不確定度來源典型機組測試功率曲線測試功率曲線不確定度環(huán)境條件引起功率曲線的差異可以帶來10%以上的發(fā)電量影響。不同風剪切的功率曲線散點圖不同湍流度的功率曲線散點圖不同環(huán)境條件下的測試功率曲線不同特點：有測量不確定性，為降低不確定性，通常選擇較為平坦的地形進行測試僅代表測試場地，適合用于和測試環(huán)境條件相近的風場評價方法：關(guān)注測試條件和擬選風場的環(huán)境條件差異問題：測試功率曲線不足以滿足復雜多樣化風場的應用需求測試功率曲線特點基于時域仿真計算仿真模型建立模型驗證動力學模型損失模型載荷測試功率曲線測試部件實驗擬選場址下的動態(tài)仿真環(huán)境條件工況設(shè)置結(jié)果處理仿真動力學模型仿真（動態(tài)）功率曲線獲取案例分享規(guī)則差異會在投標方案評價上不夠公平，過高的估計會給項目投資帶來風險。折減系數(shù)項（%）分類機組可利用率機組本身可利用率I極端氣候折減II功率曲線空氣密度修正II控制和湍流強度影響II葉片污損II功率曲線保證率II高風速遲滯II風資源相關(guān)周邊環(huán)境變化II周邊電場修建II場平折減II風頻分布II風切變II其他場用電及線損I限電等其他因素II

I類折減系數(shù)（和機組相關(guān)）：根據(jù)機組情況進行選取。II類（和風場相關(guān)）：依據(jù)本風電場實際情況，參考行業(yè)經(jīng)驗，統(tǒng)一取值。功率曲線中的部分折減項若使用動態(tài)功率曲線可不再進行折減。折減評估方法發(fā)電量安全性度電成本迭代復核設(shè)計條件下的安全性場址適應性機組大部件配置環(huán)境條件適應性定制化解決方案的安全性評估型式認證機組安全性設(shè)計評估制造評估型式試驗設(shè)計評估：從理論角度評價設(shè)計的合理性型式認證完成對特定機型在設(shè)計條件下的安全性評定制造評估制造工藝質(zhì)量管理體系一致性審查型式試驗載荷測試功率特性測試葉片測試噪聲測試電能質(zhì)量測試安全功能測試制造評估：是否能按設(shè)計預期量產(chǎn)型式試驗：通過樣機試驗驗證設(shè)計的有效性設(shè)計安全性——型式認證重大部件變更的，需考慮對機組整體影響葉片翼型變化：直接影響氣動載荷塔筒高度變化：直接影響結(jié)構(gòu)動態(tài)響應或控制系統(tǒng)設(shè)計（鋼塔-柔塔）齒輪箱變更：直接影響傳動鏈頻率或機械損失其它關(guān)鍵部件變更，主要考慮部件的本身的適應能力。發(fā)電機變更：輸入端載荷與發(fā)電機匹配性變流器變更：需考慮環(huán)境適應性（如高原環(huán)境下絕緣變壓性能及溫升匹配性）其它電氣部件在風輪轉(zhuǎn)速運行范圍內(nèi)，風輪轉(zhuǎn)速頻率（1P）與塔架一階固有頻率存在交點的塔架，稱為柔塔。Campbell圖（反應激振力和系統(tǒng)固有頻率的關(guān)系，用以共振分析）風輪轉(zhuǎn)速的1倍頻（1P）和3倍頻（3P）是主要的激振力來源場址安全性——機型一致性評估確定風場條件各機位點的風況參數(shù)其他環(huán)境條件（溫度、海拔、結(jié)冰、地震）電網(wǎng)條件對比機組設(shè)計參數(shù)如全部被覆蓋則直接通過適應性分析如有超出，進行載荷分析和強度分析分析特殊條件下的部件匹配性分析場址安全性——環(huán)境條件適應性風況：需要考慮多個風況參數(shù)的影響，尤其低風速復雜地形區(qū)域，各機位差異較大，難以全部涵蓋。其它環(huán)境條件低溫和結(jié)冰：風場實際最低環(huán)境溫度低于設(shè)計值，需對機組在極端溫度環(huán)境條件下關(guān)鍵機械部件所使用的材料（如變槳軸承）進行適應性復核等高海拔：高海拔環(huán)境，對機組某些電氣部件（如發(fā)電機、主控系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)和變流器）的絕緣耐壓及溫升實驗存在明確要求及限制地震：關(guān)注基礎(chǔ)載荷（常規(guī)設(shè)計的風電機組可抗7度左右地震）抗臺風：極限風速、抗臺策略、后備電源場址安全性——環(huán)境條件適應性設(shè)計等級：平均風速6m/s；剪切0.2；湍流強度0.16。編號標空平均風速（m/s）風切變15m/s的IEC有效湍流強度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增功提效降載采用激光雷達，提高測風精度（風速、風向），前饋降載延長葉根/葉尖，加裝尾緣襟翼，加裝渦流發(fā)生器主控系統(tǒng)優(yōu)化—空氣密度自適應、切出切出風速動態(tài)調(diào)整尾流控制、協(xié)同控制、扇區(qū)管理

技術(shù)評估方案原理及可行性評估——驗證原理合理性及可執(zhí)行性效果評估——定性或定量功能效果失效風險評估——評估該功能失效概率和失效后的保護功能場址安全性——定制化解決方案and發(fā)電量評價項目經(jīng)驗顯示，風資源分析的差異可高達20%