风电场机组激光雷达测风仪技术要求、测量场地地形评估、测风塔安装规范、湍流规格化功率曲线方法

激光雷达测风仪技术要求

A.1 激光雷达测风仪技术性能基本要求

A.2 检验要求

激光雷达测风仪应定期进行检验，检定周期、检验方式应根据出厂说明进行。

测量场地地形评估

不进行标定的测量场地，应满足表B.1所列的条件。

表B.1 无需标定场地条件

注释：1.定义的扇区如图B.1所示

2.选择与扇区地形最吻合，并通过塔架基础的平面，该平面与实际地形之间的最大倾角，以及偏离平面的最大偏差，定义和计算方法如图B.2所示，倾角计算公式为：

最大倾角0max(

)i

i

Z Z d -=（B.1） 地形偏离平面最大偏差0max()i Z Z =-（B.2）

3.塔架基础与扇区内任一点连接线的最大倾角，倾角计算见公式（B.1），定义和计算方法如图B.3所示。

图B.1 测量扇区分布示意

AB

图B.2 与扇区地形最吻合的连接线的最大倾角和地形最大偏差

AB

8L 到16L 之间2L 到2L 量区域

图B.3 通过塔架与扇区地形任一点连接平面与水平面之间的最大倾角

附录C

（规范性附录）

测风塔安装规范

C.1 一般规定

C 1.1 选用的测风装置应经过标定，且在有效期内。

C 1.2 测风装置的安装应牢固、稳定。

C.2 顶部风速计的安装

C 2.1 应将风速计安装在测风塔顶端1.5m以上，应通过一个垂直圆管固定风速计，圆管顶端以下1.5m段的直径应不大于风速计，圆管垂直度不大于2º。

C 2.2 风速计以下1.5m内不能存在其他气流干扰物，其他测量仪器应至少在风速计4m以下。测风塔的任何部分都不能超过以风速计为顶端、以11倍测风塔侧边长度为底部直径的锥面外。顶部风速计安装示意见图C.1。

图C.1 顶部风速计安装示意

C.3 侧边风速计的安装

C 3.1 侧边风速计应成使用，若横杆直径为d，测风仪应安装在横杆20d以上，推荐25d；两风速计应等高，相互间隙不小于2.5m且不大于4.0m。

C 3.2 应通过一个垂直圆管将风速计固定在横杆上，风速计以下1.5m内不能存在其他测量装置且风速计4m以下不能存在其他测量仪器。

C 3.3 除风速计垂直杆及水平横杆外，测风塔其他部分不能超过以两风速计水平中心点为顶端的、以11倍测风塔侧边长度为底部直径的锥面外。侧边风速计安装示意图见图C.2。

C 3.4 横杆应于测风塔同心安装，两风速计的相互影响应进行评估。

图C.2 侧边风速计安装示意

C.4 风向仪宜安装在风速计以下4~10m范围内，但应在轮毂高度的10%以内，风向仪与横杆的垂直距离要在横杆直径的10倍以上，风向仪所在测量扇区造成的气流畸变应最小。且不能在C2.2、C3.3规定的半锥外。

C.5 温湿度和压力传感器应安装在风速计4m以下，且应在轮毂高度10m以内，不能在C2.2、C3.3条规定的半锥外，温湿度传感器应安装在一个百叶箱内，压力传感器安装在一个不受天气影响的箱内，应确保箱体与外界通风良好，不受箱子周围压力干扰影响。

附录D （规范性附录） 湍流规格化功率曲线方法

D.1 基于10min 时间区间的仿真功率曲线

应将筛选后的原始采样风速以10min 为区间进行分区，求取每一个区间的平均功率仿真均值，其公式为：

,0

()()()=sim I I I v P v P

v f v dv ∞

==

⋅⎰（D.1）

式中：

,()sim I P v -表示实际测量湍流强度下，各10min 时间区间段内仿真平均功率； ()I f v -表示实际测量湍流强度的风频分布。 0()I P v =-表示设定的零湍流功率输出；

再进行参考湍流强度的10min 仿真功率曲线计算，其公式为：

,0

()()()ref sim I I Gaussian v P v P

v f v dv ∞

===

⋅⎰（D.2）

式中：

,()ref sim I P v -表示参考湍流强度下，各10min 时间区间段内仿真平均功率；

()Gaussian f v -表示以10min 时间区段内测量风速均值为数学期望、参考湍流强度为标准方差呈现高斯分

布的风频分布函数。 D.2 参考湍流强度功率规格化

将在某一参考湍流强度ref I 下，湍流规格化的功率曲线为：

,,()()()()ref ref I sim I sim I P v P v P v P v =-+（D.3）

式中：

()P v -表示某10min 实测功率的均值；

()ref I P v -表示规格化到设定参考湍流强度下的某10min 时间段内的平均功率。

D.3 零湍流强度功率曲线的确定 D.3.1 初始零湍流强度功率曲线的确定

D 3.1.1 定初始零湍流功率曲线切入风速以下输出功率为0，超过额定风速的功率输出设置为额定功率。以测量功率曲线的功率达到0.1%的额定功率所对应的区间风速作为初始的零湍流功率曲线的切入风速。

D 3.1.2 以测量功率曲线中功率系数p C最大的值作为初始的零湍流功率曲线在切入风速到额定风速之间的功率系数，且定在切入风速至额定风速之间的p C值为常数。

D 3.1.3 按照标准空气密度、功率系数、风速的三次方关系计算初始零湍流功率曲线在切入风速到额定风速之间的功率输出。并根据额定功率、标准空气密度、叶轮扫风面积和功率系数最大值确定额定风速。

D.3.2 初始零湍流强度功率曲线的调整

D 3.2.1 假定每个10min风速区间的分布是高斯分布，对应的湍流强度作为高斯分布的标准差、均值为高斯分布的数学期望，使用式（D.1）对初始零湍流功率曲线进行积分，得到测量风速区间平均值对应的仿真功率曲线。

D 3.2.2调整零湍流功率曲线的切入风速，额定功率和最大功率系数，使得仿真功率曲线的最大功率与测量功率曲线的最大功率相差不超过0.1%，仿真功率曲线的切入风速与测量功率曲线的切入风速相差不超过0.5 m/s，仿真功率曲线的最大功率系数与测量功率曲线的最大功率系数相差不超过0.01。

D. 3.2.3 零湍流功率曲线的调整过程如图D.1 所示。

图D.1 零湍流功率曲线的调整过程

D.3.3 最终零湍流强度功率曲线的确定

使用调整后的零湍流功率曲线对每10 min的测量数据利用式（D.1）进行积分。然后假设湍流强度为0，调整各10min风速区间的风速分布，再次对10 min的测量原始数据利用式（D.1）进行积分。利用式（D.2）得到零湍流功率曲线的10 min原始数据，按照区间平均的方法处理这些10 min原始数据，得到最终的零湍流功率曲线。