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摘要：风电机组在设计、试验和运行过程中，其功率曲线是非常重要的一个指标。而利用雷达测风系统能够有效提高功率曲线，提高运行效率。因此，本文对风电机组雷达测风系统用于提高功率曲线的应用进行了具体分析。
关键词：风电机组；雷达测风系统；功率曲线
一、IEC规定的功率特性测试方法
按照IEC标准规定，测试功率曲线不仅是机组的标准功率曲线，同时也是机组的动态功率曲线。在测试过程中，必须对风电机组的运行状态和周围情况进行数据采集。在合理的风向扇区内，记录数据，利用区间分析法绘制功率曲线。试验场地的变化，会直接影响测仪器处和叶轮处的风速产生偏差，从而影响功率曲线测试结果。按照标准 IEC61400-12-1规定，气象桅杆的最佳位置在主风向上距2.5倍风轮直径处，同时还严格规定着地形，在进行测试前必须详细评估场地，具体参数见表1。
表1 测试场地的要求：地形变化
场地的评估标定主要用来量化，降低地形和障碍物对功率曲线测试的影响，地形和障碍物很有可能会导致气象桅杆位置和风轮中心位置产生巨大差异。场地标定明确要求在风电机组移开后，竖立两个气象桅杆。利用型号相同的风速计进行测量，得出每个风向区间内由于地形引发的气流校正系数平均值。但在实际的测试过程中，大部分风电机组根本无法通过场地评估，而标定需要花费大量资金，因此，采用雷达测风系统进行功率曲线测试，同时还能够有效降低场地因素对功率曲线测试结果的影响。
二、风电机组雷达测风系统用于测试风电机组功率曲线的研究
在风电机组功率曲线测试中，被测风电机组的具体参数见表2。
表2 测试风机的具体参数
测试场地属于温带大陆性季风气候，四季分明，主风向为西北风。年平均气温 5.8℃，无霜期90～140天，每年有40天左右会出现8级以上大风。测试场地的年均风速为7.7 m/s。经过计算分析，该场地地形符合IEC标准。待测风电机组周围风机情况见表3。
表3 测试风电机组周围其他风电机组情况表
测试期间风电场主风向为西北345°，雷达测风仪器放置在WT20西北345°，距离风电机组186 m处，雷达测风仪型号为4.3 350.10.0，风速测量精度为0.2% ，风向测量精度为0.5°。测风塔竖于相同方向距离风电机组232.5 m处，风速测量精度和风向测量精度与雷达测风仪相同，气温传感器精度为0.5℃，气压传感器精度为0.02mbnr。依据IEC规定的计算方法，利用雷达测风仪的地理位置计算测试扇区为308.9°-28.9°。利用测风塔的地理位置计算测试扇区为324.6°-32.2°，最终的测量数据为308.9°-28.9°。
三、测试结果与分析
1、风速测试结果对比分析
在标准空气密度下，将测试风速 V1、V2进行折算，按照以下公式进行计算。
图1 风速对比图
2、功率曲线测试结果分析
将激光雷达测风仪和测风塔所测功率曲线进行比较，具体如图2所示。
图2 功率曲线对比图
使用分段插值的方法进行计算，风速为整数时，使用雷达测风仪测得功率P1与使用测风塔测得功率P2，将风速4-13 m/s区间段的功率数据进行对比，具体见表4。从表4可以看出，两种测试方法所测同一风速对应功率的差异相对很小，线性拟合计算式： P1=0.995P2+0.01。
表4 功率曲线偏差对比表
通过数据结果分析可知，使用雷达测风系统能够有效提高风电机组的功率曲线。
结语
总而言之，在相对复杂的地形环境下，风电机组功率曲线的测试必须标定场地，其主要是为了量化和弱化地形对测试结果的影响。而雷达测风系统的应用，能够有效提高风电机组的功率曲线，通过科学合理选取扇区，剔除数据，从而最大程度上降低地形因素对功率曲线测试的影响。
参考文献
[1]刘敬智,宋鹏,白恺,姚万业,杨伟新.激光测风仪在风电机组功率特性现场测试中的应用与分析[J].华北电力技术.2015(03).
[2]尹子栋,付德义.激光雷达测风仪在风电机组功率曲线测试中的应用研究[J].可再生能源. 2013(04).
论文作者:明军,韦永清
论文发表刊物:《电力设备》2016年第14期
论文发表时间:2016/10/13
标签：功率论文; 机组论文; 曲线论文; 测试论文; 风电论文; 风仪论文; 风速论文; 《电力设备》2016年第14期论文;