风电理论发电功率及受阻电量计算方法

1、风电理论发电功率及受阻电量计算方法第一章 总则第一条 为进一步完善电网实时平衡能力监视功能，规范 日内市场环境下风电理论发电功率及受阻电量等指标的统 计分析，依据风电场理论可发电量与弃风电量评估导则 （NB/T 31055-2014 ）、风电场弃风电量计算办法（试行） （办输电 2012154 号）、风电受阻电量计算办法 （调水 2012297 号）的有关要求，制定本方法。第二条 本方法适用于国家电网公司各级电力调度机构 和调管范围内并网风电场开展理论发电功率及受阻电量统 计计算工作。第二章 术语与定义第三条 风电场发电功率指标包括理论发电功率和可用 发电功率。风电场理论发电功率指在当前风况下

2、场内所有风 机均可正常运行时能够发出的功率，其积分电量为理论发电 量；风电场可用发电功率指考虑场内设备故障、缺陷或检修 等原因引起受阻后能够发出的功率，其积分电量为可用发电 量。第四条 风电场受阻电力分为场内受阻电力和场外受阻 电力两部分：场内受阻电力指风电场理论发电功率与可用发 电功率之差，其积分电量为场内受阻电量；场外受阻电力指风电场可用发电功率与实发功率之差，其积分电量为场外受 阻电量。第五条 全网理论发电功率指所有风电场理论发电功率之和；全网可用发电功率指风电场总可用发电功率与考虑断 面约束的风电总受阻电力之差；可参与市场交易的风电富余 电力指全网可用发电功率与实发功率之差。第六条 全

3、网场内受阻电力指所有风电场场内受阻电力 之和；全网断面受阻电力为因通道稳定极限、电网设备检修、电网故障等情况导致的风电受阻；全网调峰受阻电力指全网 可用发电功率与实发功率之差。第三章数据准备第七条 计算风电场理论发电功率和受阻电力需准备的数据有：样板机型号及其数量、全场风机型号及其数量、样 板机实时出力、全场风机状态信息、风机轮毂高度、风轮直 径、风机经纬度坐标、风机风速 -功率曲线、风电场区域地 形地貌数据、测风塔经纬度坐标及其层高、实时测量风速和 风向、机舱风速等。第四章 风电场理论功率计算方法第八条 风电场理论功率及受阻电量计算主要有三种方 法：样板机法、测风塔外推法和机舱风速法。风电场

4、可根据 具体情况，采用一种或多种计算方法。第九条样板机法是在选定样板机基础上，建立样板机出 力与全场出力之间的映射模型，获得全场理论发电功率。按如下方式计算：PK NkMkk 1 Mk m 1Pj，k，mK Nk Mk kM mi式中，R为风电场j理论发电功率，Pj为风电场j可用发电功率，k为风机型号编号，K为风机型号数量，M为型号 k风机的样板机数量， N为型号k风机的全场总数量，Nk为 型号k风机的开机运行总数量，Pj,k,m为风电场j型号k风机 第m台样板机的实际功率。第十条测风塔外推法是在测风塔优化选址基础上，根据风电场所处区域的地形、地貌，采用微观气象学、计算流体 力学理论，将测风塔

5、风速、风向推算至风电场内每台风机轮 毂高度处的风速、风向，并通过风速-功率曲线将其转化为单机理论发电功率，进而获得全场理论发电功率。按如下方 式计算：（1）将测风塔风速外推至每台风机轮毂高度处的风速、风向，推算方法详见附录 A。（2）采用经过试验验证的风速 -功率曲线或拟合的风速- 功率曲线将风机轮毂高度处的风速转化为风机理论发电功率。风速-功率曲线确定方法详见附录Bo（3）单机理论发电功率加和获得全场理论发电功率：MPjPj,mm 1（4）风电场可用发电功率为：M MPjPj,mm 1式中，P为风电场j理论发电功率，Pj为风电场j可用发电功率，M为全场风机台数，M为非限电停运的风机台数，Pj

6、,m为风电场j第m台风机的理论发电功率。第十一条 机舱风速法是采用拟合的风速-功率曲线将风机机舱实测风速转化为单机理论发电功率，进而获得全场理论发电功率。按如下方式计算：（1） 采用机舱平均风速和单机平均功率拟合的风速-功率曲线，将机舱风速转化为风机理论发电功率Pj,m。风速-功率曲线拟合方法见附录 Bo（2）单机理论发电功率加和获得风电场理论发电功率：MPjPj,mm 1（3）风电场可用发电功率：M MPjPj ,mm 1式中，P为风电场j理论发电功率，Pj为风电场j可用 发电功率，M为全场风机台数，M为非限电停运的风机台数，Pj,m为风电场j第m台风机的理论发电功率。第五章 风电场受阻电量

7、计算方法第十二条 风电场场内和场外受阻电量按如下方式计算风电场场内受阻电量：nEi,j t(Pj,i Pj,i)i 1风电场场外受阻电量：nEo,jt(Pj,i Tj,Ji 1式中，E|,j为风电场j场内受阻电量，Eo,j为风电场j场 外受阻电量，Pj,i为i时刻风电场j理论发电功率，Pj,i为i 时刻风电场j可用发电功率，Tj,i为i时刻风电场j实发功率， n为统计时段内样本数量，t为时间分辨率。第六章 全网理论发电功率计算方法第十三条 全网理论发电功率通过网内所有并网风电场 的理论发电功率加和获得：NPpjj 1式中，P为全网理论发电功率，P为风电场j的理论发电功率，N为网内所有并网风电场

8、的数量。第十四条 全网可用发电功率是在网内所有并网风电场 可用发电功率加和的基础上，考虑断面约束后的可用发电功 率。全网可用发电功率计算方法如下：(1) 按照断面约束将所有风电场分为不同的风电场群， 共计S个风电场群，计算每个风电场群的可用发电功率：P, = mmJ式中，Rs为风电场群s (s=1,2, £)的可用发电功率，s为风电场群s中所有风电场的集合，PL,s为风电场群s对应 约束断面的限值，Ls、G分别为该约束断面下的当前负荷和 其它电源实际出力，Pj为风电场j可用发电功率。不受断面 约束的风电场群 PL,s取值无穷大。(2) 多级嵌套断面中，根据下级断面风电场群的可用 发电

9、功率修正上一级断面风电场群的可用发电功率，若存在 多个下级断面则进行合并，一直计算到最上级约束断面对应 风电场群的可用发电功率。R. = min + L, - G J,儿 + T 尸川 X 养 & /式中，R为上一级断面对应风电场群 s的可用发电功率，Ls'、G'分别为上一级断面下的负荷和其它电源出力，含所有下级断面的负荷和其它电源出力。(3) 除最上级断面外，剔除嵌套断面中其余断面对应的风电场群，则风电场群个数变为S ,计算全网可用发电功 率:sf図=I式中，P为全网可用发电功率，Rs为风电场群S的可用 发电功率。断面约束和风电场群划分随着运行方式的改变而 变化。第七

10、章 全网受阻电量计算方法第十五条 全网场内受阻电力通过网内所有并网风电场 场内受阻电力累加获得：NP(Pj Pj)j 1全网场内受阻电量通过全网场内受阻电力积分获得：NneiE|,j tp,ij 1i 1式中，Pi为全网场内受阻电力，E|为全网场内受阻电量，Ei,j为风电场j场内受阻电量，n为统计时段内的样本数量，t为时间分辨率，N为网内并网风电场个数。第十六条 全网断面受阻电力通过所有风电场可用发电 功率之和减去全网可用发电功率获得：NPgPj Pj i全网断面受阻电量通过全网断面受阻电力积分获得:nEg tPG,ii 1式中，Pg为全网断面受阻电力， PG,i为第i时刻的全网 断面受阻电力

11、，Eg为全网断面受阻电量，n为统计时段内的 样本数量，t为时间分辨率。第十七条 全网调峰受阻电力为全网可用发电功率与实 发电力之差：NPS PTjj全网调峰受阻电量通过全网调峰受阻电力积分获得：nES tPS,ii 1式中，Ps为全网调峰受阻电力， Ps,i为第i时刻的全网 调峰受阻电力，Es为全网调峰受阻电量，Tj为风电场j实发 功率，n为统计时段内的样本数量， t为时间分辨率，N为网 内并网风电场个数。第八章附则第十八条 本办法由国家电力调控中心负责解释第十九条 本办法自发布之日起执行附 录 A测风数据的外推综合考虑风电场所处区域的地形、 粗糙度变化情况， 结合风电场布局， 建立风电场数字

12、 化模型； 采用微观气象学理论或计算流体力学的方法，将测风塔风速外推至每台风电机组轮毂高度处，建立各风向扇区的风速转化函数：V外推f （V测风塔,k1 , k2丄，kn ）（）式中：V外推一一由测风塔外推至风电机组轮毂高度处的风速；V测风塔一一测风塔实测风速；k1,k2,L ,kn 影响因子（地形、粗糙度、尾流效应等）；f 转化函数。附录B风速-功率曲线的确定对于经过认证机构测试的功率曲线，可根据实测空气密度进行校正；无法提供测试功率 曲线的机型，需根据风电机组机舱风速及单机功率进行拟合。5min空气密度平均空气密度空气密度可根据实测气温及气压计算得到，平均空气密度可根据逐得到：B5min5m

13、inRT5min()()式中：5min 5min平均空气密度;Bsmin 5min平均气压；R 气体常数(J/)；T5min 5min平均气温；N样本个数；平均密度。功率曲线的校正若风电机组的功率曲线经过实验验证，且实测空气密度在1.225kg/m 3土 0.05kg/m 3范围内，功率曲线无需校正；若在此范围以外，则功率曲线需根据以下方法进行校正。对于失速控制、具有恒定桨矩和转速的风力发电机组，校正功率曲线可利用公式计算：p交正Po?()对于功率自动控制的风电机组，校正功率曲线可利用公式4计算:()V校正Vo式中：P交正- -折算后的功率；R 折算前的功率；o 标准空气密度(1.225kg/m3)；乂折算前的风速；V校正折算后的风速；实测平均密度。功率曲线的拟合若风电机组的功率曲线未经过实验验证，需根据风电机组的机舱风速及单机功率进行拟合口。数据选择准则a) 应根据机组运行日志剔除机组故障、人为限制出力、测风设备故障等时段的数据;b) 风速及功率数据宜采用5min平均值，数据长度应不少于3个月；功率曲线拟合方法拟合的功率