风电场缺失测风数据插补方法的分析

在对风电场进行风资源评估时,常需要对缺失测风数据进行插补,然后据此订正成代表年风速。文章以广东地区某风电场风资源分析为例,采用以下3种不同的线性相关插补方法 :方法一,相关关系构建基于主测风塔和参照测风塔同期所有的测风数据(除去缺测数据);方法二,相关关系构建基于不同季节的测风数据;方法三,相关关系构建基于不同风向扇区(一般16个)的测风数据。误差分析结果表明,方法三误差最小,方法二次之,方法一误差最大。     

样本选取对于风电场风资源评估的影响研究

以山东省某两个风电场作为计算实例,对于逐小时风速、整点前10 min风速、逐10 min风速作为取样样本对风资源评估的影响进行了研究。研究表明,三者计算得到的风资源基本一致,而且前两种样本取样方法与气象站的相关性也基本一致。笔者建议,在进行风资源评估时采用《风电场风能资源评估方法》(GB/T 18710-2002)中规定的逐小时风速作为计算依据。     

渤海地区双参数风资源评估方法研究

针对渤海地区风能开发问题,阐述国内外风资源评估方法的研究现状,在风资源评估领域引入Nakagami和Rician分布,结合实测风数据,研究几种常见的双参数风资源评估方法及其应用,结果表明:渤海地区风速集中于3～4 m/s,适于风电工程Class I型开发,Weibull、Gumbel、Logistic、Normal和R...     

不同风向扇区相关对风资源评估中数据订正的影响

以内蒙古地区某风电场风资源分析为例,探讨采用常规的16风向扇区风速相关方法和简化后的8风向扇区和4风向扇区方法对代表年风速的订正所产生的误差情况,结果表明:4风向扇区风速相关性优于8风向扇区风速相关性,两者又都优于16风向扇区风速的相关性;采用4风向扇区和8风向扇区风速相关性进行修正得到的代表年月平均风速的结果与16风向扇区风速的相关性进行修正得到的代表年月平均风速的结果一致.     

一种基于大气稳定度的风资源评估方法

在风资源评估过程中,平均风速、风切变指数、风功率密度等是必须测量的特性参数,这些参数的测量均受地形地貌、大气稳定度、测风时间、测风设备的影响。在目前的风资源评估中,大气稳定度的影响基本都被忽略,因此,影响了风资源评估的准确性,甚至会带来选址的决策性失误。文章研究了大气稳定度对风资源特性的影响,并以美国某地4年的测风数据为例,研究大气稳定度对风切变指数,风能玫瑰图,风功率密度等的影响,建立了考虑大气稳定度的轮毂高度风速外推模型,解决了目前风资源评估中外推轮毂高度风速时由于使用整个风电场的平均风切变指数而带来风资源评估误差的问题。算例结果表明,该模型结构简单,外推结果精度高,具有较强的工程实用价值。     

风切变指数在风电场风资源评估中的应用

以内蒙古地区3座70m高测风塔连续2年的实测数据来分析风切变指数的变化,结果表明:1)不同高度梯度的风切变指数受地面粗糙度及周围地形地貌的影响较大。2)计算相邻高度的风速时,采用相邻高度间的风切变指数计算得到的结果较好;计算相差较大的高度间风速时,采用拟合曲线得到的风切变指数计算得到的结果较好。3)利用3～25m/s的风切变指数计算各月风速及年均风速结果都与实测值最接近;而利用全部风速数据的风切变指数计算统计各月风速往往比实测值偏大;利用3～25m/s拟合曲线得到的风切变指数统计各月风速比实测值偏小。     

风电场测风数据的插补和修正

阐述了风资源数据的处理过程和对测风数据的插补及修正的方法;建立了达坂城测风塔不同高度风速的相关性方程,通过相关性方程的精确度对比,说明用非线性分析得出的修正数据更接近实际情况。     

基于中微尺度耦合模式的风电场风资源评估方法研究

针对传统风资源评估方法采用假设的入流风廓线模型而无法考虑宏观大气环流对风电场内风流动影响的问题,文章基于中尺度WRF模式和微尺度CFD模型,研究了基于中微尺度耦合模式的风资源评估方法。首先,建立基于WRF模式的中尺度数值模拟方法和基于CFD方法的微尺度风资源评估方法;其次,研究了中微尺度数值模拟方法的耦合原理,构建了从中尺度模拟结果中提取微尺度建模计算边界附近风速廓线的方法,建立了中微尺度耦合风资源评估流程;最后,通过某复杂山地风电场进行验证。验证结果表明,中尺度模拟结果可以改善微尺度CFD模型的入流边界条件,并有效降低风资源评估的误差。     

地基式测风激光雷达在风电测试中的性能研究

作为新式遥感测风设备,地基式测风激光雷达正在风电领域得到大量应用。地基式测风激光雷达的测风原理和传统测风塔的测风原理之间存在本质差别,因此对地基式测风激光雷达测量结果的评估显得尤为重要。从地基式测风激光雷达在风电领域的实际应用出发,阐述了其在测风方面的优越性,根据IEC 61400-12-1:2017标准,分析了地基式测风激光雷达的实际测量数据,并与传统测风塔的测量数据进行了对比,分析了二者的差异性,研究并验证了地基式测风激光雷达在测量水平风速、风向、湍流强度、风切变等气象参数方面的精度。研究结果表明,地基式测风激光雷达在水平风速、风向、风切变方面的测量精度良好,其测量数据与传统测风塔的测量数据存在良好的相关性;在湍流强度测量方面,地基式测风激光雷达与传统测风塔的测量结果存在明显差异性。     

平坦地形风剪切特性的研究

研究了山东、江苏、河南等区域平坦地形风剪切的特性,包括风切变指数随高度的变化、日内变化以及月变化特性。通过分析150 m高度测风塔完整年的数据,发现不同区域风切变指数随高度呈现不同的变化特性,即：最高层风切变指数最小,100～150 m高度风切变指数变化平缓,次高层约130 m风切变指数减小、风切变指数随高度呈现波动的特性。风切变指数的日内变化呈中午前后较小、夜间及凌晨较大的特点,且该规律在100 m高度以下尤其显著。风切变指数的月变化在100 m高度以上无规律性,在100 m高度以下呈平缓增加和波动的特性。     

基于IEC标准的小型风力发电机功率特性测试数据处理方法的研究

基于IEC标准的虚拟式小型风力发电机功率特性测试系统,采用Matlab软件对输出电流、输出电压、输出功率、大气温度、大气压力、风速等现场试验数据进行了bin法的分析和处理,获得了满足IEC61400-12-1标准的功率特性曲线、功率输出散点图、Cp曲线和年发电量的估算值,在风场测试中也获得了满意的结果,为评估和改进风力机性能提供了技术支持。     

风力机风轮结构阻尼比改进方法研究

针对某风力机风轮结构,提出了翼型加厚、新型双夹板式叶片连接、叶片沿翼展方向开槽和加肋3种结构改进方法,利用B&K公司最新研究的PULSE16.1结构振动分析系统对原翼型风轮和3种结构改进的风轮进行模态测试,获得了风轮结构改进对其阻尼比的影响特性。研究发现,3种结构改进方法均可有效改变风轮阻尼比随振动阶数升高跌宕起伏变化的规律,其中尤其以翼型加厚造成的影响最为显著;翼型加厚对通常关注的1,2阶振动的阻尼比影响相对显著,双夹板式叶片连接方式、叶片沿翼展方向的开槽和加肋两种改进方法则对1,2阶振动的阻尼比影响相对较小,且较均匀。相关研究成果对风轮阻尼比的设计和优化具有较重要的实用价值。     

A full-scale prediction method for wind turbine rotor noise by using wind tunnel test data

The development of a low-noise wind turbine rotor and propeller is often cost-effective and is in fact a race against time to those who wish to build and test a small-scale rotor instead of an expensive full-scale rotor. The issue of this approach has to do with the interpretation of wind tunnel model test data in terms of both the frequency band and sound pressure level information for the noise scaling effect.This paper discusses a prediction method for the estimation of the noise generated from a full-scale wind turbine rotor using wind tunnel test data measured with both a small-scale rotor and a 2D section of the blade. The 2D airfoil self-noise and the scaled rotor noise were investigated with a series of wind tunnel experiments. Wind tunnel data post-processing considered four aspects: removal of the test condition effect, scaling to full scale, consideration of the wind turbine rotor operating conditions, and the most important terms of full-scale rotor noise as adjustments to address the differences between the wind tunnel test conditions and the full-scale operating conditions.A full-scale rotor noise prediction results comparison was performed by initially dividing the test conditions into the condition of a 2D section noise test and the condition of a small-scale rotor noise test. Based on an airfoil section, the rotor was selected from a blade section at r/R = 0.75. The small-scale rotor was scaled down by a factor of 5.71 for the wind tunnel test.Finally, the full-scale rotor noise data was compared with the wind tunnel test data using a scaling estimation method.     

Frequency deviation of thermal power plants due to wind farms

This paper presents the results of a study on the frequency deviation of the utility grid due to wind power fluctuations. The deviation is estimated by a deterministic method based on the transfer functions of system components. As the grid frequency is regulated, the deviation can limit high wind power penetration. The research identifies speed governors as one key component in enabling high wind penetration and there is need to factor their increased wear and tear into the ancillary services cost. It also raises the question as to whether the existing standards set for frequency deviation, which have to be complied at the points of connection of wind energy providers, are adequate to promote high wind penetration.     

插补测风塔缺测数据的相关性计算方法讨论

风电场测风塔测风数据的质量直接影响风能资源评估的结果,进而影响整个风电场投产运行后的经济效益。因此,测风塔缺测数据的插补,在整个风电场的设计过程中具有重要的作用。文章主要讨论了在风电场工程中,采用直接相关法和统计相关法进行测风塔缺测数据插补的实用性。     

基于数据驱动的风电机组状态评估方法研究

为了延长风电机组平稳运行时长和减少故障停机次数,文章基于有监督主成分分析(SPCA)的Hotelling-T~2和Q统计量控制图,提出了一种风电机组状态监测与评估方法。首先,根据风电机组SCADA历史数据提取正常状态数据。然后,训练集成学习模型拟合主要状态变量,采用贝叶斯优化算法优化其中的超参数。最后,在移动时间窗内利用SPCA方法将监测数据分解到主成分空间与残差空间,计算真实数据与参考状态数据的Hotelling-T~2和Q统计量,并同时求取两种统计量的斯皮尔曼系数,通过划定阈值对机组进行状态评估。将该方法用于某风电场1.5 MW级风电机组,结果表明,该方法能够有效地对机组当前状态进行监测并识别出功率输出故障。     

Characterization of wind speed data according to wind direction

Knowledge of the wind speed distribution and the most frequent wind directions is important when choosing wind turbines and when locating them. For this reason wind evaluation and characterization are important when forecasting output power. The data used here were collected from eleven meteorological stations distributed in Navarre, Spain. We obtained data for the period extending from 1992 to 1995, with each datum encompassing 10 minutes of time. Wind speed data of each station were gathered in eight directional sectors, each one extended over 45 degrees according to the direction from which the wind blows. The stations were grouped in two blocks: those under the influence of the Ebro valley and those in mountainous areas. For each group the Weibull parameters were estimated, (according to the Weibull probability paper because the Weibull distribution gives the best fit in this region). Kurtosis and skewness coefficients were estimated as well. The Weibull parameters, especially the scale parameter c, depend strongly on the direction considered, and both Weibull parameters show an increasing trend as the direction considered moves to the more dominant direction, while both kurtosis and skewness show a corresponding decreasing trend.     

基于实测数据的风机冰冻折减系数计算方法研究

随着风电场开发规模在寒冷气候地区的不断扩大,风电机组叶片结冰问题日益突出。我国云贵高原地区冬季冰冻影响的时间长达两个月,所造成的风电机组发电量损失很严重,有必要对风电机组受冰冻影响所损失的电量进行精细化评估。文章建立了一套标准的冰冻折减系数分析方法,包括SCADA数据和测风塔数据在时间序列上的对齐、数据的标准化处理、功率曲线的拟合以及冰冻折减系数的计算,并对该计算方法进行了程序化实现。选取了贵州某风电场作为计算实例,计算得到了该风电场2012年6月至2013年6月的冰冻折减系数,为低温冰冻地区风电场的开发提供了评估依据。