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风电机组测试技术

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199
°
a)
162
°
扰动扇面 = 74°
b)
32
°
56° 80°
邻近且正在运行的风机
邻近且正在运行的风机
N
气象桅杆 Ln/Dn=6.0
N
气象桅杆
扰动扇面 = 48
°
Le
Le/De=7.2
扰动扇面 = 44°
有影响的障碍物 93°
有影响的障碍物 测试风机 测试风机
137°
115°
lw = 2 / 3 D lh = 1/ 3D De = 4 / 9 D
3
4 5
测试设备 Test equipment
测试系统示意图 Schematic drawing of testing system
N
I
辅助功率 Auxiliry power
P
I
数据收集系统 Data acquisition system
Data数据 Time row 时间序列
P14
设备安装和数据采集 Mounting of instruments and data collection
P2
1 目的和意义 Purpose and Meaning
功率特性
Power Performance
电能质量 Power Quality 设计评估 质量管理评估 Design Assessment Quality Management 生产评估 IPE 样机测试 Prototype testing 噪声 Acoustic 载荷 Loads
风电机组测试技术 Wind Turbine Test Technology
中国电力科学研究院 China Electric Power Research Institute
P1
内容 Content
1.
目的和意义 Purpose and Meaning
2. 风电机组功率特性测试 Power Performance Measurements of Wind Turbine 3. 风电机组电能质量测试 Power Quality Measurements of Wind Turbine 4. 可再生能源发电实验室情况介绍 Introduction of Renewable Energy Lab
气象桅杆上设备的安装 Mounting of instruments on the meteorological mast
P15
设备安装和数据采集 Mounting of instruments and data collection
气象桅杆上设备的安装 Mounting of instruments on the meteorological mast
地形最大倾角 Maximum slope % <3* <5* <10** <10*
最大地形变化 Maximum terrain variation from plane <0,04 (H+D) <0,08 (H+D) 不适用 Not applicable <0,13(H+D)
* The maximum slope of the plane, which provides the best fit to the sectoral terrain and passes through the tower base * 与扇区地形最吻合、并通过塔架的基础的平面的最大倾角。 **The line of steepest slope that connects the tower base to individual terrain points within the sector. ** 连接塔架的基础和扇区内的每个地形点的直线的最大倾角。
P6
测试标准 Test standard
IEC 61400-12-1:2005 Power performance measurements of electricity producing wind turbines 风力发电机组 功率特性测试 GB/T 18451.2-2003 风力发电机组 功率特性试验 Wind turbine generator systemsWind turbine power performance testing
c)
邻近且正在运行的风机
d)
0°
N
气象桅杆
59°
N
32° 49° 59° 80°° 93 99° 113° 137°
162°
Le/De=9.0
有效扇区
扰动扇面 = 40°
79° 99
有影响的障碍物
°
270° 236°
90°
Le
测试风机
l w = 2 / 3D lh = 1/ 3D De = 4 / 9 D
风电机组测试为评价风电对电网的影响提供依据。
Wind turbine test provides the evidence for evaluation of influence of wind power on power grid.
仿真结果验证 Simulation Result Verification 控制策略验证 control strategy Validation
仿真 Simulation
测试 Test
预测 Prediction 功率曲线 Power curve
控制 Control
P5
2 风电机组功率特性测试 Power performance measurements of wind turbine
测试标准 Test standard 试验场地评估 Test site assessment 桅杆位置的选择 Location of meteorological mast
D = 40 m H is not relevant
3% 200 m
5%on 400 m
0 m on 800 m 0% on 80 1% 5
2xL 4xL 8xL
距离 Distance <2 L ≥2 L and < 4 L ≥2 L and <4 L ≥4 L and <8 L
扇区 Sector 360° 测量扇区 measurement sector 测量扇区外部 outside measurement sector 测量扇区 measurement sector
最终评估 Final Evaluation
......
型式认证 Type Certificate
风电机组测试是型式认证的重要环节 Wind turbine test is an important part of type-certification.
P3
1 目的和意义 Purpose and Meaning
e)
f)
180°
P12
测试设备 Test equipment
序号 NO. 1 2 测试内容 Test content 风速 Wind speed 风向 Wind direction 空气密度 Air density 电功率 Electric power 数据采集 Data acquisition 测试设备 Test equipment 风速计 Cup anemometer 风向标 Wind vane 1.温度传感器 Temperature sensor 2.气压传感器 Pressure sensor 3.降雨量传感器Rain sensor 4.湿度传感器（高温潮湿时) Humidity sensor (high temperatures) 功率变送器 Power transducer 数据记录仪 Data logger P13
Meteorological mast is in the wake of wind turbine under test，neighbouring and operating wind turbines，or significant obstacles b)测试风电机组受到邻近且正在运行的风 电机组或有影响障碍物的尾流影响； Wind turbine under test is in the wake of neighbouring and operating wind turbines or significant obstacles;
千万千瓦风电基地 10GW Wind Power Base Map
Jilin Jilin Xinjiang Xinjiang Jiuquan Jiuquan
Inner Mongolia Inner Mongolia
Jiangsu Jiangsu
P4
1 目的和意义 Purpose and Meaning
排除以下影响之后得到有效测量运行的风机
49° 81°
N
气象桅杆 气象桅杆 Ln/Dn=3.4
a)气象桅杆受到测试风电机组、邻近且正 在运行的风电机组或有影响障碍物的尾流 影响；
236°
113°
扰动扇面 = 64°
有影响的障碍物 测试风机 Ln/Dn=2.5 测试风机 有影响的障碍物
P16
设备安装和数据采集 Mounting of instruments and data collection
P17
数据分析与计算 Data analysis and calculation
测试结果 Test results
MEASURED POWER CURVE: IEC Example with the standard uncertainty (confidence interval of 68%) reference air density: 1.225 kg/m³ 0.5 1100.0 0.4 900.0 power output [kW] 0.3 0.2 0.1 0.0 300.0 -0.1 100.0 -0.2 -0.3 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 wind speed [m/s] 20 22 24 26 cp

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Q_HN-1-0000.08.004《风力发电场电能质量监督技术标准》

Q_HN-1-0000.08.004《风力发电场电能质量监督技术标准》

49.5Hz50.2Hz
连续运行。
高于50.2Hz
每次频率高于50.2Hz时，要求风电场具有至少运行5min的能力，并执行电网调度部门下达的降低出力或高周切机策略，不允许停机状态的风电机组并网。
6
6
风电场在并网点引起的电压变动d（%）应当满足表3的要求。
表3电压变动限值
r（次/h）
d（％）
r≤1
3
1＜r≤10
GB/T 12325电能质量 供电电压偏差
GB/T12326电能质量 电压波动和闪变
GB/T 14549电能质量 公用电网谐波
GB/T 15543电能质量 三相电压不平衡
GB/T 15945电能质量 电力系统频率偏差
GB/T 19862电能质量监测设备通用要求
GB/T 19963风电场接入电力系统技术规定
2.5
10＜r≤100
1.5
100＜r≤1000
1
1注：d表示电压变动，为电压方均根值曲线上相邻两个极值电压之差，以系统标称电压的百分数表示；r表示电压变动频度，指单位时间内电压变动的次数（电压由大到小或由小到大各算一次变动）。不同方向的若干次变动，若间隔时间小于30ms，则算一次变动。
6
风电场所接入的公共连接点的闪变干扰值应满足GB/T12326的要求，其中风电场引起的长时间闪变值 按照风电场装机容量与公共连接点上的干扰源总容量之比进行分配。
本标准是中国华能集团公司风力发电场电能质量技术监督工作的主要技术依据，是强制性企业标准。
本标准由中国华能集团公司安全监督与生产部提出。
本标准由中国华能集团公司安全监督与生产部归口并解释。
本标准起草单位：西安热工研究院有限公司、华能新能源股份有限公司。
利用激光雷达对风的测量与分析在风力发电中的应用

利用激光雷达对风的测量与分析在风力发电中的应用

利用激光雷达对风的测量与分析在风力发电中的应用摘要：风力发电是一种清洁、可再生的能源，激光雷达作为一种高精度、高可靠性的测量工具，在风力发电中得到了广泛的应用。

本文首先介绍了激光雷达的基本原理和风测量中的应用方法，然后详细讨论了激光雷达测量风速和风向的精度和可靠性。

接着，探讨了激光雷达在风能资源评估、风力发电机组的控制和风力发电场的运维管理等方面的应用。

通过本文的研究，能够为今后激光雷达对风的测量与分析在风力发电中的应用提供一定的参考与借鉴。

关键词：激光雷达；风力发电；风测量；风能资源评估随着环境保护意识的增强和对可再生能源的需求不断增加，风力发电作为一种清洁、可再生的能源得到了广泛的关注和应用。

风力发电的效率和稳定性对于其经济性和可持续性至关重要。

而激光雷达作为一种高精度、高可靠性的测量工具，可以提供准确的风速和风向数据，对于风力发电的运行和管理起到至关重要的作用。

一、激光雷达对风的测量原理和方法1.1 激光雷达的基本原理激光雷达是一种利用激光束进行测量的仪器，它可以通过测量光的传播时间来计算目标物体的距离。

激光雷达的基本原理是发射一束激光束，当激光束遇到目标物体时，会被目标物体反射回来，激光雷达接收到反射回来的激光束后，通过测量激光束的传播时间来计算目标物体的距离。

1.2 激光雷达在风测量中的应用方法激光雷达在风测量中的应用方法主要有两种：一种是通过测量激光束的传播时间来计算风速；另一种是通过测量激光束的偏转角度来计算风向。

1.3 激光雷达测量风速和风向的精度和可靠性激光雷达测量风速和风向的精度和可靠性主要受到以下几个因素的影响：激光雷达的精度、目标物体的反射特性、大气条件和测量距离。

二、激光雷达在风力发电中的应用2.1 激光雷达用于风能资源评估风能资源评估是确定风力发电场的可行性和优化布局的重要步骤。

激光雷达作为一种高精度、高可靠性的测量工具，在风能资源评估中发挥着关键的作用。

首先，激光雷达可以提供准确的风速和风向数据。

1.5MW双馈式风力发电机组 全功率试验平台方案

1.5MW双馈式风力发电机组 全功率试验平台方案

1.5MW双馈式风力发电机组全功率试验平台方案1、建立全功率试验平台的目的和意义双馈式风力发电机组全功率试验平台是指在地面上建立针对双馈式风力发电机组进行各种型式试验的功率试验平台，该试验平台要求能够达到风力发电机组的1.5MW额定功率输出。

在该试验平台上可以对风力发电机组的齿轮箱、发电机、变流器、控制系统等部件进行全面的试验，检验各部件是否能够达到标准和规范的要求，避免部件质量缺陷；针对风力发电机组初期样机进行设计技术和控制算法验证，促进技术的消化吸收，避免设计缺陷；作为开发平台进行新机型开发或新部件研发替代的性能测试试验；作为系统调试的平台，可以进行调试以及调试运行人员的培训平台；还可以进行后期批量生产时的抽检试验。

由于风力发电机组应用环境的恶劣程度以及对机组20年长寿命、高可靠性和安全性的特殊要求，风力发电机组的重要部件如齿轮箱、发电机等的制造技术成为了风力发电机组的难点。

同时融合了现代电力电子技术和现代控制理论的风力发电机组变速和变桨距控制也成为风力发电的关键技术和难点。

由于国内风力发电行业起步较晚，技术水平相对国外比较落后。

目前国内只掌握MW级以下失速型风力发电机组的设计和制造技术，MW级以上变速恒频的双馈式和直驱式机型均引进国外的设计或生产许可证。

这成为了国内风力发电行业发展的技术瓶颈。

目前我国风电的变速恒频技术相关研究成果只经过了实验室阶段，没有经过规模化的应用实践经验，而作为大型风力发电机组只有进行工程化试验，得出较为确切的结论和数据，才能应用于大规模产业化生产。

这样就可以尽可能避免出现国内外一些风电制造厂家由于某些部件或设计技术的缺陷而造成了重大的损失，同时也可以减少现场调试的时间和工作量。

建设全功率的风力发电机组传动和控制技术试验平台，提高风电机组关键零部件的测试能力，掌握风电机组的关键测试技术，是保证产品质量的基础；通过试验平台上得到的数据，为优化提高该风电机组的性能将起到重要作用，对以后进行新机型或新部件产品的开发和替代提供必要的试验环境和手段，因此建立一套完善的变速恒频风力发电机组试验平台成为当务之急。

风力发电使用的技术

风力发电使用的技术

1风电技术中国风电产业现状与前景失速调节3风电机组功率持续增加风电技术4海上风电技术稳步发展风电技术5风电并网技术逐渐成熟风电技术6风电相关技术同步发展风电技术7风电相关技术同步发展风电技术8风电相关技术同步发展风电技术9风能研发能力迅速提高风电技术10风能研发能力迅速提高风电技术11风能资源完成初步评估风电技术风电机组型式多元发展金风2.5MW华锐风电3.0MW 武汉风电1.0MW风电技术14陆上风电场规模化建设风电技术15海上风电场开始起步风电技术16风能技术研究长足进步风电技术17风能技术研究长足进步风电技术18风能技术路线z 风电场和电网建设统筹发展z 风能产业与风电技术科学发展z 国内市场与国外市场同步发展z 海上风电与陆上风电协调发展z 大型集中式和小型分布式多元发展z 风能和其它能源有序发展z 风能产业和能力建设协同发展z风能与环境和谐发展风电技术19主要关键技术z 风能资源精细化评估技术与风电场优化选址技术z 大型风电基地并网技术与发电功率预测技术z 大型风电机组及关键零部件优化设计与抗疲劳制造技术z 大型风电机组及关键零部件试验平台建设与测试技术z 海上风电场开发技术z 风力机翼型与风力发电系统仿真软件开发技术z 风电直接应用和大规模储能技术z 风能与其它传统能源和可再生能源互补技术z恶劣气候条件下的风电机组可靠性技术等风电技术20大型风力发电测试关键技术z 风电机组关键零部件测试技术研究z 风电机组传动链地面测试技术研究z 大型风电机组在线综合动态测试与分析诊断技术研究z 风电并网特性测试及模型验证技术研究翼型开发关键技术z 先进风力机翼型技术研究z 先进风力机翼型在兆瓦级风力发电机组叶片中的应用技术研究z 风力机空气动力性能测量与评估技术研究主要关键技术风电技术21风电场建设风电技术22风电场建设风电技术The annual wind power density distribution layout in China Source: Center for Wind and Solar风电场建设风电技术•WAsP•WINDFARM•WINDPRO•WINDSIM•METEODYN WT25风电场建设风电技术26风电场建设风电技术27风电场建设风电技术28风电场建设风电技术29风电场建设风电技术30风电场建设风电技术31风电场建设风电技术32风电场建设风电技术33风电场建设风电技术瑞典Lillgrund 海上风电场风电技术海上风电35优点：海上风速大，湍流度小，发电量比陆上风电场高20％～40％。