Page 56 - 电力与能源2022年第二期

1 5 6 魏惠春, 等: 风切变对风电机组测试功率曲线及发电量的影响

体如表 3 所示。
表 3 模型与实际测试功率曲线对比
α 0.05 0.15 0.25 0.35
测试功率曲线损失率 / % 0.66 1.76 3.06 3.07
风切模型计算功率损失率 / % 0.64 1.71 2.51 3.04
具体风切变风速模型功率曲线及轮毂风速模
型功率曲线如图 5 和图 6 所示。

图 3 计算的功率损失图
北约 330m 处竖立高度 100m ( 轮毂高度) 的测风
塔, 测风塔 100 , 96 , 40 m 高度处安装风速计, 在
7m高度处安装气压计, 96m 高度处安装风向标
及温湿度计, 主要设备如图 4 所示。

图 5 风切变模型归一化功率曲线

图 4 试验装备
同步采集风电机组箱变低压侧电压, 通过电
流互感器采集电流值, 并通过功率变送器转换为
实时功率。所有数据采集频率均为 1Hz , 并计算
10min统计值。机组侧数据与测风塔侧数据通
过 CAN 通信方式, 数据同步存储。本次试验连
续采集 3 个月有效数据。
图 6 轮毂风速模型归一化功率曲线
2.2 测试结果分析 2.2.2 风切变风速模型功率曲线的差异
2.2.1 两种风速模型的功率曲线分析 根据风切变风速模型 10min风速统计值, 分
在假设两种风速模型不变的条件下, 通过风
别计算风切变指数为 0.05 , 0.15 , 0.25 , 0.35 , 0.4
速计算功率, 评估两种模型带来的功率偏差值。
的 5 条功率曲线, 计算结果如图 7 所示。
在实际测试过程中, 测试输出的功率是保持不变 曲线可以发现, 在机组额定
从功率曲线及C p
的, 而采用两种风速模型计算的风速值是不同的。 功率之前, 风切变指数为 0.05 , 0.15 , 0.25 的 3 条
本文以轮毂风速模型, 对 10min风速统计值 曲线 差 异 并 不 显 著, 当 风 切 变 指 数 达 0.35 及
以0.5m · s 风速 bin区间计算风切变为平均值 曲线则明显偏低。因此
-1
0.40时, 功率曲线及 C p
0.05 , 0.15 , 0.25 , 0.35 的功率曲线。同时以轮毂 在排除风速模型导致功率曲线偏差外, 不同切变
风速模型划分的 bin 区间, 计算以风切变风速模 条件下, 由风电机组经典控制 C p-λ 无因次性能
型的相应的功率曲线。均通过线性差值方式规一 曲线可知, 当风轮平面内风速变化差异较小时, 由
-1
化为以 0.5m · s 为整数倍点的功率曲线。 于叶尖速比变化带来的降低较平缓, 当切变逐渐
-1 会加速降
通过两种模型计算功率曲线的每个0.5m · s 增大时, 风轮平面内风速差异变大, C p
整数倍点比值的平均值为测试的功率损失率, 具 低, 由此带来了更大的功率损失。