2014-基于性能可靠性的风电机组功率曲线评定新方法_芮晓明

，
功率曲线的测量和 评 估 作 为 一 项 新 的 课 题 ， 至今还 利用模糊逻辑聚类分析模型建
［ ９］
立了实测动态功率曲线模型 ． Ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｌ ｌ ｏ等 了比较 ． Ａ ｌ ｂ ａ ｄ ｉ等
［ １ ０］
总结了目
前商业化运行风机功率曲线的 ４ 种建模方法并进行 利用概率统计的方法建立了现
［ １ １］
场功率曲线的测量 方 法 ， 并利用测量功率曲线对风 电场容量系数进行估 计 ． Ｌ ａ ｉ ｒ ａ等 ｐ 利用功率曲线
［ １ ２］
对机组的状态和效能进行了评估 ． Ｍ ｏ ｈ ａ ｍｍ ｅ ｄ等
统计了 １ ９ ９ ０—２ ０ ０ １年 Ｈ ｕ ｒ ｈ ａ ｄ ａ的 风 机 运 行 状 况， ｇ 对现场功率曲线进 行 测 量 ， 并分析了风况对机组输
（ ） 华北电力大学 能源动力与机械工程学院 ， 华北电力大学 科技学院 ， 北京 １ 河北保定 ０ １． ０ ２ ２ ０ ６； ２． ７ １ ０ ５ １ 摘 要 ：针 对 在 实 际 风 电机 组 验 收 过 程 中 基 于 功 率 曲 线 的 考 核 评 估 非 常 困 难 的 问 题 ， 利用中央监 控系 统的机 组 运 行数据 ， 进 行 了 运 行 功 率 曲 线 的 测量 ， 并基于 性 能 可 靠 性 理 论， 根据制造商承诺功 率曲线性能， 构 建 了 基 于 性 能 可 靠 度 的 功 率 曲 线 评 估 方法 ． 利 用 该 方法 对 北 方 某 风 电 场 ５ 台 机 组 的 功率曲线进行了评估． 结果表明： 该 ５台机 组 中， ６ 号 机 组 的 可 靠 性 最 高， ４ 号 机 组 的 可 靠 性 最 差； 方法评 估 准 确 、 简单实用 ， 为工程中 功 率 曲 线 的评价 提 供 了 参考 ． 关键词 ：风 电机 组 ； 功率曲线； 性能可靠性； 评定
： ｏ ｗ ｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｅ ｘ ａ ｍ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ａ ｃ ｃ ｅ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔ ｏ ｏ ｖ ｅ ｒ ｃ ｏ ｍ ｅ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｏ ｆ ｐ ｐ ｐ ｙ ， ｏ ｗ ｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎ ｏ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｄ ａ ｔ ａ ｒ ｅ ｃ ｏ ｒ ｄ ｅ ｄ ｂ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｅ ｒ ｖ ｉ ｓ ｏ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｗ ｉ ｎ ｄ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｓ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｐ ｇ ｐ ｇ ｙ ｐ ｙ ｂ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｎ ｄ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｃ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ（ Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ） ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ， ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ａ ｏ ｗ ｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｓ ｅ ｄ － ｐ ｙ ｑ ｙ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ｏ ｗ ｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｓ ｒ ｏ ｍ ｉ ｓ ｅ ｄ ｂ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｒ ｏ ｏ ｓ ｅ ｄ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗ ａ ｓ － ｐ ｐ ｐ ｇ ｐ ｐ ｙ ａ ｏ ｗ ｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｆ ｉ ｖ ｅ ｕ ｎ ｉ ｔ ｓ ｉ ｎ ｎ ｃ ｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ． Ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｗ ｌ ｒ ｏ ｏ ｓ ｅ ｄ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗ ａ ｓ ａ ｌ ｉ ｅ ｄ ｔ ｏ ｙ ｙ ｙ ｐ ｐ ｐ ｐ ｐ ， ａ ｗ ｉ ｎ ｄ ｆ ａ ｒ ｍ ｉ ｎ ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ． Ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｍ ｏ ｎ ａ ｌ ｌ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｖ ｅ ｕ ｎ ｉ ｔ ｓ ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ ｕ ｎ ｉ ｔ Ｎ ｏ ． ６ｈ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｈ ｅ ｓ ｔ ｇ ｇ ； ， ａ ｎ ｄ ｕ ｎ ｉ ｔ Ｎ ｏ ． ４ｈ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｗ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍ ｅ ｎ ｔ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｔ ｏ ｂ ｅ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ｉ ｍ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｒ ａ ｃ － ｙ ｐ ｐ ｐ ， ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｍ ａ ｔ ｈ ｅ ｎ ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ａ ｓ ａ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｏ ｗ ｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｗ ｉ ｎ ｄ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｓ ｉ ｎ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ － ｙ ｐ ｇ ｉ ｎ ｒ ｏ ｅ ｃ ｔ ｓ ． ｇ ｐ ｊ ： ； ； ； ａ Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｗ ｉ ｎ ｄ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｗ ｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｐ ｐ ｙ ｙ
［ １ ５］ 规定了新型机组理论功率曲线的测试方 测试 》 １ ６］ 对实际运行过程中 风 电 机 组 功 率 曲 法． 黎孟岩等 ［
ｐ １ ０ １ ０ ＝ ρ Ｒ０ ·Ｔ１ ０
［ ８］ ］ ［ ７ ６ －
在测量过程中应确保只有在风电机组正常运行 下采集的数据用于分析 ， 且数据没有被破坏 ， 下列情 （ ） 风速以 况下的数据应从测量数据库中予以剔除 ： １ （ ） 风 外的其他外部条件超出风电机组的运行范围 ； ２ （ ） 电机组故障引起的停机 ； 测试中或维护运行中的 ３ （ ） 测量仪器故障或降级 ． 人工停机 ； ４ ２． ２ 数据的 修 正 １． 风电机组的功率曲线受空气密度 、 现场湿度 、 温 度、 气压 、 输出功率 和 风 速 的 影 响 ． 在功率曲线测量 过程中 ， 需要将相关的数据进行标准化 ， 折算到指定 ］ ， 不同情况下的折算 条件下的测量值 ． 根据文献 ［ ５ １ 关系如下 ： （ ） 空气密度可以由气温和气压的测量值得出 ： １
（ ） 文章编号 ： ７ ０ ０ ６ ７ ４ ６ ０ ７ ２ ０ １ ４ ０ ９ ７ ４ ２ ６ Ｋ ８ ３ 文献标志码 ： ８ ０． ６ ０ １ Ｔ Ａ 学科分类号 ： ４ － － － 中图分类号 ：
基于性能可靠性的风电机组功率曲线评定新方法
１ ２ 芮晓 明１， 张 穆勇 ， 霍 娟
１ １ Ｒ Ｘ Ｍ Ｊ Ｕ Ｉ ｉ ａ ｏ ｍ ｉ ｎ ｕ ｏ ｎ Ｏ ｕ ａ ｎ２ ＺＨＡＮＧ ＨＵ ｇ ， ｙ ｇ ， （ ， ，Ｎ １． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｅ ｒ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｇ ｙ ｇ ｇ ， ； ， Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ Ｂ ｅ ｉ ｉ ｎ １ ０ ２ ２ ０ ６， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ２． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｊ ｇ ｇ ｙ ， ， ） Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ Ｂ ａ ｏ ｄ ｉ ｎ ０ ７ １ ０ ５ １，Ｈ ｅ ｂ ｅ ｉ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｙ ｇ
一般对设备性 在风电机组交 易 的 商 业 合 同 中 ， 能有 ２ 个验收指标 ： 机组的运行功率曲线应高于制 机组在质保期内的平 造商承诺的功率曲线的 ９ ５％ ； 对于质 保 期 内 机 组 平 均 可 均可利用率应高于 ９ ５％．
收稿日期 ： １ １ １ ２ ０ １ ３ ０ ０ ０ １ ３ １ ７ ２ ２ － － － － 修订日期 ：
］ １ １ ３ ４ － 利用中央监控系统记录 出功率的影响 Ｉ １ １ ２ Ｅ Ｃ ６ １ ４ ０ ０ ２ ０ ０ ５ － － － 中的 ｂ ｉ ｎ ｓ方法 进 行 了 风 电 机 组 实 测 功 率 曲 线 的 验 ／ 风力发电机组功率特性 证． Ｇ Ｂ Ｔ １ ８ ４ ５ １． ２—２ ０ １ ２《
Ａ Ｎ ｂ ｅ ｗ Ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅ Ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｓ ｅ ｄ Ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｆ ｏ ｒ － ｙ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ Ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｗ ｉ ｎ ｄ Ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｓ
利用率的考核 ， 可以 通 过 统 计 质 保 期 内 的 故 障 停 机
］ ４ １ － 时间和运行时 间 ， 来 计 算 机 组 的 平 均 可 利 用 率［ ．
但是由于测量参数 多 、 现场环境的局限性和考核测 量及方法的缺乏 ， 在实际工程中对风电机组功率曲
） 基金项目 ： 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目 （ ０ １ ４ Ｘ Ｓ １ ６， ２ ０ １ ４Ｍ Ｓ １ ５ ７ ２ ， 作者简介 ： 男， 天津人 ， 芮晓明 （ 教授 ， 博士生导师 ， 主要从事现代设计方法 、 新能源技术与设备等方面的教学与科研工作 ． ９ ５ ５－ ） １ ） ： ， ： 男， 山东梁山人 ， 张穆勇 （ 通信作者 ） 博士研究生 ， 电话 （ ｅ ｌ ． ａ ｉ ｌ ｚ ｈ ａ ｎ ｍ ｕ ｏ ｎ ２ ６． ｃ ｏ ｍ． １ ８ ６ ０ ０ ０ ３ ２ ９ ７ ２； Ｅ－ｍ Ｔ ＠１ ｇ ｙ ｇ
４卷 第９期 第３ ０ １ ４年９月 ２
动 力 工 程 学 报 Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｓ ｏ ｃ ｉ ｅ ｔ ｏ ｆ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｙ ｇ ｇ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ４Ｎ ｏ ． ９ Ｓ ｅ ． ２ ０ １ ４ ｐ
第９期
芮晓 明 ， 等： 基 于 性 能 可 靠 性的 风 电机 组 功 率 曲 线 评 定 新方法 ２ 数据的筛选和修正 １． １． ２． １ 数据的 筛 选
·４ ０ ７·
５］ 风电机组的功率曲线作为机 线的 考 核 比 较 困 难 ［ ．
组的一个重要性能 指 标 ， 不仅能够反映机组的性能 是否符合产品设计 性 能 ， 而且能够通过对比各机组 的曲线发现问 题 并 及 时 排 除 ， 减少发电量损失 没有引起业内的足够重视 ． ｓ ｔ ü ｎ ｔ ａ ｓ等