GB-T 43904-2024 风能发电系统 风力发电机组运行评价指标体系

ICS27.180CCSF11中华人民共和国国家标准GB/T43904—2024风能发电系统风力发电机组运行评价指标体系Windenergygenerationsystems—Operationevaluationindexsystemforwindturbines2024-04-25发布2024-11-01实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会ⅠGB/T43904—2024前言 Ⅲ1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14符号和缩略语 24.1符号 24.2缩略语 35总则 46评价指标及计算方法 46.1发电性能 46.2可利用率 56.3可靠性 66.4运维经济性 86.5并网特性 97运行质量评价 97.1数据来源 97.2主要评价指标 97.3运行质量评价 10参考文献 11ⅢGB/T43904—2024本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国风力发电标准化技术委员会(SAC/TC50)归口。本文件起草单位:北京鉴衡认证中心有限公司、中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院有限公司、金风科技股份有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、中车株洲电力机车研究所有限公司风电事业部、运达能源科技集团股份有限公司、上海电气风电集团股份有限公司、哈电风能有限公司、远景能源有限公司、中船海装风电有限公司、东方电气风电股份有限公司、中国华能集团有限公司、中广核风电有限公司、中国电力科学研究院有限公司、上海能源科技发展有限公司、中国三峡新能源(集团)股份有限公司、中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司、北京乾源风电科技有限公司、国家电投集团科学技术研究院有限公司、华锐风电科技(集团)股份有限公司、华电电力科学研究院有限公司、山高新能源集团有限公司、华润新能源投资有限公司、国网河北省电力有限公司、国华(乾安)风电有限公司、中节能风力发电股份有限公司、中核汇能(内蒙古)能源有限公司、广东粤电湛江风力发电有限公司、河北建投新能源有限公司、北京京能新能源有限公司、国网河北省电力有限公司电力科学研究院、北京能高普康测控技术有限公司、华能阳江风力发电有限公司。庞宇。1GB/T43904—2024风能发电系统风力发电机组运行评价指标体系1范围本文件规定了风力发电机组的评价指标及计算方法、运行质量评价内容。本文件适用于并网型风力发电机组运行质量的评价。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T2900.53电工术语风力发电机组GB/T18451.2风力发电机组功率特性测试GB/T19963.1—2021风电场接入电力系统技术规定第1部分:陆上风电GB/T20320风能发电系统风力发电机组电气特性测量和评估方法GB/T33225风力发电机组基于机舱风速计法的功率特性测试GB/T36994风力发电机组电网适应性测试规程GB/T36995风力发电机组故障电压穿越能力测试规程IEC61400-26-1风能发电系统第26-1部分:风能发电系统的可用性(Windenergygenerationsystems—Part26-1:Availabilityforwindenergygenerationsystems)3术语和定义GB/T2900.53界定的以及下列术语和定义适用于本文件。机组故障windturbinefault风力发电机组不能执行规定功能的特征状态。注:包含影响风力发电机组正常运行的同一事件连续远程复位3次及以上的情况。预防性维修和其他计划性活动,以及缺乏外部资源导致不能执行要求功能的情况除外。3.2亚健康sub-health风力发电机组未报故障,但不能按照风力发电机组设计正常运行的状态。3.3可靠性reliability产品在规定的条件下和规定时间内完成规定功能的能力。3.4维修maintenanceandrepair检修为保持、恢复或提升产品要求的技术状态和功能而进行的所有技术和管理活动的组合。2GB/T43904—2024注:包含维护和修理。又称作检修。[来源:GB/T2900.99—2016,2.1192-06-01,有修改]3.5修理repair实施恢复的直接活动。[来源:GB/T2900.99—2016,2.1192-06-14]3.6为保持或提升产品技术状态而进行的保养活动。4符号和缩略语4.1符号下列符号适用于本文件。AEPinfer根据约定的风速分布函数以及实际功率曲线推断出的年发电量AEPwarranty根据约定的风速分布函数以及担保功率曲线推断出的年发电量Cm年维护成本Cr年修理成本Csp年备件成本CW统计样本装机容量EC自用电量EP发电量Fi风力发电机组停机(或亚健康运行或限发)时段SCADA记录的机舱风速仪风频分布FNWi因非自身原因停机(或限发等)的风力发电机组评价时段SCADA记录的机舱风速仪风频分布FP发电量符合率F(V)约定的风速累积概率分布函数FWi因自身原因停机(或亚健康运行)的风力发电机组评价时段SCADA记录的机舱风速仪风频分布K功率曲线考核值N风力发电机组总台数Nbin区间个数Ni第i个区间中10min数据集的数量NOGFP正常运行风力发电机组台数nFi风力发电机组故障次数nIi风力发电机组检修次数nLTSi风力发电机组长停次数nMF风力发电机组主故障次数nNRi风力发电机组不需要现场维修的故障次数nRLPi风力发电机组大部件更换次数PA实际发电量PAP风力发电机组停机(或亚健康运行或限发)时段全场发电量3GB/T43904—2024PAPNW风力发电机组非自身原因停机(或限发等)时段的全场发电量PAPW风力发电机组自身原因停机(或亚健康运行)时段的全场发电量Pi第i个区间的规格化平均功率PL损失发电量PLAVE全场平均发电量法损失电量PLNW非风力发电机组原因损失电量PLPC机舱功率曲线法损失电量PLPi因非自身原因停机(或限发等)的风力发电机组限发时段发电量PLW风力发电机组原因损失电量Pn,i,j第i个区间中数据集j的规格化输出功率PSHi因自身原因停机(或亚健康运行)的风力发电机组亚健康运行时段该风力发电机组的SCADA记录发电量PSH-LPi亚健康运行或限发时段该风力发电机组的发电量PCi风力发电机组停机(或亚健康运行或限发)时段SCADA数据计算的功率PCNWi因非自身原因停机(或限发等)的风力发电机组评价期内SCADA数据计算的功率PCWi因自身原因停机(或亚健康运行)的风力发电机组评价期内SCADA数据计算的功率TA可利用小时数TIi风力发电机组检修时间TIUi风力发电机组SCADA系统不可用信息时间TNRi风力发电机组不需要现场维修的故障停机时间TSfi风力发电机组故障造成的停机时间总和TT统计周期小时数TU不可利用小时数σP,i第i个区间中规格化功率数据的标准偏差4.2缩略语下列缩略语适用于本文件。COLE:损失电量成本(CostofLostElectricity)COSE:自用电成本(CostofSelf-useElectricity)EPC:发电量符合性(EnergyProductionConformance)FTAF:故障频次(FailureTimesandFrequency)LTSR:长停率(LongTimeShutdownRate)MCOE:度电维修成本(MaintenanceCostofElectricity)MCOPK:单位千瓦维修成本(MaintenanceCostofPerKilowatt)MTBF:平均故障间隔时间(MeanTimeBetweenFailures)MTBI:平均检修间隔时间(MeanTimeBetweenInspection)MTBR:平均修理间隔时间(MeanTimeBetweenRepair)MTOF:平均故障总耗时(MeanTimeofFailures)MTTR:平均故障修复时间(MeanTimetoRepair)PBA:基于发电量的风力发电机组可利用率(ProductionBasedAvailability)PCC:功率曲线符合性(PowerCurveConformance)4GB/T43904—2024PPD:功率特性偏离(PowerPerformanceDeviation)RROLC:大部件更换率(ReplacementRateofLargeComponents)SCADA:数据采集与监视控制(SupervisoryControlandDataAcquisition)TBA:基于时间的风力发电机组可利用率(TimeBasedAvailability)5总则5.1风力发电机组运行评价指标包括发电性能指标、可利用率指标、可靠性指标、运维经济性指标和并网特性指标。5.2风力发电机组运行评价宜同步搜集风力发电场基本信息和外部条件:a)基本信息包括装机容量、风力发电机组型号、风力发电机组数量、运行年限等;5.3风力发电机组运行评价宜在正式投产一年后进行。6评价指标及计算方法6.1发电性能6.1.1功率曲线符合性功率曲线是风力发电机组输出功率和风速对应关系的曲线。PCC是衡量风力发电机组发电性能的指标之一。PCC评价主要基于风力发电场实际的风频分布,分别利用待评价功率曲线和参考功率曲线计算发电量,并以功率曲线考核值K体现,K的计算公式见公式(1),AEP的计算公式见公式(2)。×100%…………(1)AEP=8760×……功率曲线和年发电量计算方法按照GB/T18451.2或GB/T33225执行。6.1.2发电量符合性EPC是衡量风力发电机组发电性能的指标之一,通常使用发电量符合率来表征风力发电机组发电量符合性。发电量符合率Fp的计算公式见公式(3):×100%…………(3)其中,损失发电量PL可采用全场平均发电量法[见公式(4)]或机舱功率曲线法[见公式(5)]计算,分别用PLAVE和PLPC表示:PLPC=PSH-LPi其中,损失发电量PL的计算以全场平均发电量法为主,以机舱功率曲线法为辅,计算针对同一型5GB/T43904—2024号风力发电机组进行。当全场停电时,用机舱功率曲线法补算停电时段的损失电量,风速可根据风力发电场测试风速计算。当现场地理条件复杂时(如复杂山地风电场),可同时使用两种计算方法计算。6.1.3功率特性偏离PPD是衡量风力发电机组发电性能控制水平的一种方法。风力发电机组的功率曲线是通过散点分布图绘制而成,功率特性偏离是指在实测功率曲线的标准偏差(每个风速区间)的条带范围内,测量散点的分散程度。其中,每个区间中规格化功率数据分布的标准化偏差由公式(6)计算,具体计算方法按照GB/T18451.2的规定执行。σP,i=……(6)由于功率特性偏离的评价主要揭示风力发电机组的控制水平,所以用于评价功率特性偏离的数据可使用来自风力发电机组SCADA系统的数据。功率特性偏离计算中的功率曲线数据应采用风力发电机组正常发电状态的数据。6.2可利用率6.2.1基于时间的风力发电机组可利用率TBA指在统计周期风力发电机组无故障可使用时间占评价时间的百分比。计算方法见公式(7)所示:TBA=×100%…………TBA具体计算方法按照IEC61400-26-1的规定执行。6.2.2基于发电量的风力发电机组可利用率PBA是指统计周期内风力发电机组实际发电量占潜在发电量的百分比。计算方法见公式(8)~公式(12)所示:PBA=×100%………………(8)其中:PLW=PSHi或/和PLW=PSHiPLNW=PLPi或/和PLNW=PLPi6GB/T43904—2024对于平坦地形,风力发电机组损失电量和非风力发电机组原因损失电量的计算以全场平均发电量法[见公式(9)和公式(11)]为主,以机舱功率曲线法[见公式(10)和公式(12)]为辅。当全场停电时,用机舱功率曲线法补算停电时段的损失电量,风速可根据风力发电场测试风速计算。当现场地理条件复杂时(如复杂山地风电场),应同时用两种计算方法计算。计算结果差异较大时,应分析原因。计算结果的使用宜由合同双方商定。PBA具体计算方法按照IEC61400-26-1的规定执行。6.3可靠性6.3.1故障频次FTAF定义为在统计周期内单台风力发电机组平均发生故障的次数。具体方法如下:a)确定统计周期,一般为一年,此时故障频次的单位为单台风力发电机组年平均故障次数(根据统计周期不同其单位有所不同);b)确定统计周期内风力发电机组数量和主故障次数(即机组报出的造成停机的首故障),此处主故障应除去电网故障;c)除去不考虑的故障后,故障频次计算方法见公式(13)所示:FTAF=(13)6.3.2平均检修间隔时间6.3.2.1MTBI是指统计周期内两次维修(现场停机操作工作)间隔时间的平均值。检修次数统计应遵循以下原则:a)每次风力发电机组维护开关切换至“本地”,则计为一次检修;b)单台风力发电机组一个工作日内出现多次检修记录,则计为一次检修;c)如果一次维护持续几天,则仍视为一次检修;d)业主要求的及其他强制检查(非风力发电机组因素)不计入检修次数。6.3.2.2具体计算方法如下:a)根据维护开关切换至“本地”的次数,按照上述统计原则进行检修次数统计;b)确定统计样本范围内风力发电机组数量和统计周期内小时数,按公式(14)进行计算:MTBI=(14)如果检修次数为零,则应扩大统计周期或者样本范围直至检修次数大于或等于两次,才能进行计算。6.3.3平均故障间隔时间MTBF是指统计周期内风力发电机组两次相邻故障之间时间的平均值。它直接衡量风力发电机组整体可靠性水平,综合评估风力发电机组故障频次和故障维修能力。在规定的条件下和规定的时间内,风力发电机组两次相邻故障间隔时间之和与风力发电机组故障次数的比值。具体方法如下:a)统计样本项目故障名称、故障间隔时间等信息,故障数据选取风力发电机组故障(含远程人工复位);7GB/T43904—2024b)删除电网类故障,以及其他非风力发电机组本身造成的故障;c)对于剩余故障,计算方法见公式(15)所示:MTBF=(15)如果故障次数为零,则应扩大统计周期或者样本范围直至故障次数不为零,才能进行计算。对于统计周期和样本范围均已确定的情况,应标明“无故障”。根据所要考察故障范围的不同,可进一步细分评价不同类型故障影响结果(如需要现场维修、更换部件、大部件损坏等)或不同风速段(如:风速<8m/s、8m/s~额定风速、额定风速以上)发生故障的平均无故障运行时间。6.3.4平均修理间隔时间MTBR反映需要人工现场维修的故障平均发生的时间间隔,可在去除不需要现场维修的故障次数和停机时间后计算,计算方法见公式(16)所示:MTBR=(16)6.3.5平均故障修复时间MTTR是指在统计周期内风力发电机组的故障维修总时间(即故障持续总时间,故障发生时间起至系统恢复正常止)与风力发电机组的故障次数之比。它是衡量维修服务团队响应速度、故障诊断、修复效率和备件保障能力的综合指标。其具体方法如下:a)统计样本项目故障名称、故障时间等信息,故障数据选取风力发电机组故障(含远程人工复位);b)删除电网类故障;c)对于剩余故障,计算方法见公式(17)所示:MTTR=(17)其中,如果故障次数为0,则应扩大统计周期或者样本范围直至故障次数不为0,才能进行计算。根据所要考察故障范围和维修级别的不同,可进一步细分评价不同类型故障影响结果(如需要现场维修、更换部件、大部件损坏等)或不同风速段(如:风速<8m/s、8m/s~额定风速、额定风速以上)发生故障的平均故障修复时间。6.3.6平均故障总耗时MTOF是指在统计周期内单台风力发电机组因故障停机消耗的平均时间,综合反映风力发电机组运行质量和维修服务团队响应速度、故障诊断、修复效率和备件保障能力。计算方法见公式(18)所示:MTOF=(18)8GB/T43904—20246.3.7长停率LTSR是指在统计周期内单台风力发电机组长停情况(停机7d以上)的平均次数。计算方法见公式(19)所示:LTSR=(19)6.3.8大部件更换率RROLC是指在统计周期内单台风力发电机组大部件(大部件主要为叶片、主轴、主轴承、齿轮箱、发电机、轮毂等)更换的平均次数。计算方法见公式(20)所示:RROLC=(20)6.4运维经济性6.4.1损失电量成本通过6.1.2可得到统计周期内的损失电量,进而得到损失电量对应的售电收入损失,即COLE。与可靠性相关的损失电量只包括故障损失电量和因风力发电机组本身原因导致的亚健康损失电量。6.4.2备件成本备件成本是指统计期内,统计样本范围内风力发电机组消耗的备品备件成本总和。它与风力发电机组的内在可靠性密切相关。备件成本可从如下维度进行统计:a)单位千瓦备件成本,单位为元/kW;b)度电备件成本,单位为元/kWh。6.4.3维护成本维护成本包括年度定检和日常维护成本,包括但不限于人工成本、设备使用成本、运输(车辆和船只)成本等。6.4.4修理成本风力发电机组的修理成本定义为风力发电机组使用过程中运维所产生的人力和物力投入,包括但不限于人工成本、设备使用成本、运输(车辆和船只)成本、安装成本和技术服务成本等。6.4.5自用电成本风力发电机组从电网或风力发电机组自发取电用于风力发电机组系统运行的电量称为自用电量。自用电量数据由风力发电机组控制系统从辅助变压器位置测量得到,进而可计算出COSE。6.4.6度电维修成本MCOE是在一定的统计期内,统计样本风力发电机组的备件成本、维护成本和修理成本之和与实际发电量(变流器出口处测量的电量)之比。计算方法见公式(21)所示:9GB/T43904—2024MCOE=…………(21)项目建成投产后,备件成本、维护成本和修理成本均可按6.4.2~6.4.4计算获得。根据项目数据收集情况和不同的评价目的,可在上述公式的基础上相应增减项目,进行不同内涵的度电成本的分析。6.4.7单位千瓦维修成本MCOPK是在一定的统计期内,统计样本风力发电机组的备件成本、维护成本和修理成本之和与其装机容量之比。计算方法见公式(22)所示:MCOPK=…………(22)备件成本、维护成本和修理成本应按6.4.2~6.4.4计算。统计样本装机容量按照统计样本风力发电机组的容量计算。6.5并网特性6.5.1故障电压穿越能力风力发电机组应符合GB/T19963.1—2021中第9章规定的故障电压穿越能力,在一定的电压幅值和故障时间内,维持不脱网连续运行,并满足相应的动态无功支撑和有功功率恢复要求。风力发电机组应符合GB/T36995评价风力发电机组的故障电压穿