风电机组测试技术_海南会议

P1风电机组测试技术李庆中国电力科学研究院新能源研究所2009年3月P2大纲1.目的和意义2.风电机组功率特性测试3.风电机组电能质量测试4.可再生能源发电实验室情况介绍P31目的和意义设计评估质量管理评估样机测试功率特性电能质量噪声载荷......最终评估型式认证生产评估风电机组测试是型式认证的重要环节P4风电机组功率特性测试不同风电机组之间的比较发电量预测风电机组性能优化功率曲线验证型式认证P50200400600800100012001400160018000510152025CalculatedpowercurveMeasuredpowercurveWindspeedathubheight,m/sElectricalpower,kWMeasuredpowercurveandpowercurvegivenbymanufacturer功率曲线的差别MoneyismainlylosthereP6风电机组电能质量测试确定风电机组的独立于电网的电能质量特性为风电并网计算提供基础数据帮助电网运行人员了解风电机组的运行特性P7风电机组测试为评价风电对电网的影响提供依据控制策略验证仿真测试预测控制仿真结果验证功率曲线P8测试标准数据分析与计算设备安装和数据采集测试设备试验场地评估桅杆位置的选择确定测量扇区2风电机组功率特性测试P9测试标准IEC61400-12-1:2005Powerperformancemeasurementsofelectricityproducingwindturbines风力发电机组功率特性测试GB/T18451.2-2003风力发电机组功率特性试验Windturbinegeneratorsystems-WindturbinepowerperformancetestingP10桅杆位置的选择气象桅杆不能离风电机组太近或太远；气象桅杆与风电机组的距离为风机叶轮直径的2到4倍，推荐2.5倍；气象桅杆的最佳位置为主风向的上风向；需要考虑其他风机和障碍物对桅杆的影响。4D位置气象桅杆2.5D2D风电机组由于风电机组尾流效应而排除的扇面角2D处为812.5D处为4D处为5974最大测量扇面：2D处为2792.5D处为2864D处为301气象桅杆至风电机组的中心线DP11试验场地评估风风机位置无需标定需要标定风风机位置P12距离扇区地形最大倾角%最大地形变化2L360°3*0.04(H+D)≥2L且4L测量扇区5*0.08(H+D)≥2L且4L测量扇区外部10**不适用≥4L且8L测量扇区10*0.13(H+D)*与扇区地形最吻合、并通过塔架的基础的平面的最大倾角**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试验场地评估8xLD=40mHisnotrelevant2xL4xLP13试验场地评估场地标定风风风机位置风机位置P14确定测量扇区排除以下影响之后得到有效测量扇区: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；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；P15测试设备序号测试内容测试设备1风速风速计2风向风向标3空气密度温度传感器气压传感器降雨量传感器湿度传感器（高温潮湿时)4电功率功率变送器5数据采集数据记录仪P16测试设备PINI数据采集系统数据时间序列自耗功率测试系统示意图P17设备安装和数据采集气象桅杆上设备的安装:P18设备安装和数据采集气象桅杆上设备的安装:P19TerminalTemperatureWinddirectionAirPressure设备安装和数据采集P20数据分析与计算MEASUREDPOWERCURVE:IECExamplewiththestandarduncertainty(confidenceintervalof68%)referenceairdensity:1.225kg/m³-100.0100.0300.0500.0700.0900.01100.002468101214161820222426windspeed[m/s]poweroutput[kW]-0.3-0.2-0.10.00.10.20.30.40.5cp测试结果MEASUREDPOWERCURVE:IECExampleESTIMATEDANNUALENERGYPRODUCTION(AEP)referenceairdensity:1.225kg/m³categoryAcategoryBcombinedcut-outwindspeed:27m/suncertaintybinhubheightpowercpno.ofstandardstandardstandardno.windspeedoutputdatasetsuncertaintyuncertaintyuncertainty[m/s][kW](10min.avg.)[kW][kW][kW]---------------------12.1-3.6-0.2701380.0510.510.522.5-3.6-0.1682750.0410.510.533.0-3.0-0.0802720.5610.510.643.5-2.1-0.0353250.5510.510.654.04.40.0493880.5510.510.664.58.70.0684161.2810.710.875.027.40.1584061.2510.610.785.564.50.2753501.4312.712.896.0109.10.3642842.1417.517.6106.5157.90.4092853.1122.522.7117.0207.60.4302953.1023.523.7127.5262.10.4432893.2526.026.2138.0327.50.4562503.2630.330.5148.5395.20.4602154.3537.237.4159.0462.00.4531794.9440.440.7169.5556.10.4641835.0241.942.21710.0629.80.4491335.8360.460.61810.5701.70.4361286.8249.249.61911.0786.50.4211196.8354.655.02011.5836.50.3921016.6558.959.3功率曲线:风电机组在不同风速下产生电能的能力功率系数曲线:风电机组输出的净电功率与通过风轮扫掠面上最大可利用风能功率之比P21数据分析与计算0.00.20.40.60.81.01.201234567891011121314151617181920windspeed[m/s]relativepowerMastSouthMastNorth年发电量计算:通过功率曲线进行年发电量估算不确定度分析:分析由于设备校准、安装、数据采集和处理等环节对测量结果的不确定度影响P223风电机组电能质量测试无功功率定点控制有功功率定点控制测试标准风机重并网时间电网保护电流分量低电压穿越测试闪变P23测试标准IEC61400-21:2008Measurementandassessmentofpowerqualitycharacteristicsofgridconnectedwindturbines并网风力发电机组电能质量特性测试GB/T20320-2006风力发电机组电能质量测量和评估方法MeasurementandassessmentofpowerqualitycharacteristicsofwindturbinegeneratorsystemP24闪变虚拟电网阻抗角ψk=arctanRk/XkIEC闪变仪的输入电压风电场并网理想电网P25闪变闪变系数的测试与评估(连续运行)P26切换操作Pitch+variablespeedCurrent-2.4-2.2-2.0-1.8-1.6-1.4-1.2-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.4kA203244566880s电压变动系数:闪变阶越系数:,max,min,3UUSficfickfickukUSnn1,0.31,130SkfickPTpfkstficSn闪变P27闪变闪变系数的测试与评估(切换操作)P28电流谐波谐波50Hzf2kHz间谐波*50Hzf2kHz高频分量2kHzf9kHz电流分量电流分量P29谐波LiQingType:Engineer:Time:IEC61400-21:2001GW77/1500Harmoniccurrents2007-10-19-2007-10-31Location:XinJiangDabanchengXiaoYongshan0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2%05101520253035404550OrderV2.5WINDTESTKaiser-Wilhelm-KoogGmbHOrderActivepowercurrents[inkW][%ofIr]2999.60.341227.1061000.8081035.30101035.30121035.30141035.3016911.601823.7020583.60.222988.602423.702632.70281000.80301000.80321035.303473.703673.703880.7040779.3042787.4044960.304673.704873.70501035.30OrderActivepowercurrents[inkW][%ofIr]31205.61.151390.57834.40.9962.301132.70.21332.70.11580.70174030.2194030.9211186.10.1231147.90.225586.90271000.8029321.8031130.603373.703580.703780.703980.7041348.8043948.30451011.6047924.7049958.70MaxTHC1.322ActivePoweratmaxTHC[kW]1384.68IEC61400-21:200119.10.2007-31.10.2007Gw77DabanchengTime:Type:TestSite:V2.5WINDTESTKaiser-Wilhelm-KoogGmbH电流分量P30电流分量间谐波和高频分量P31低电压穿越测试中压电网电网侧变压器风机侧变压器电缆低电压穿越设备限制短路电流的电网阻抗模拟电压跌落的短路阻抗电缆机端电压P32低电压穿越测试跌落类型线电压幅值(跌落发生前电压瞬时值)正序电压幅值(跌落发生前电压瞬时值)持续时间(s)波形VD1-对称三相电压跌落0.90±0.050.90±0.050.5±0.02VD2-对称三相电压跌落0.50±0.050.50±0.050.5±0.02VD3-对称三相电压跌落0.20±0.050.20±0.050.2±0.02VD4-两相电压跌落0.90±0.050.95±0.050.5±0.02VD5-两相电压跌落0.50±0.050.75±0.050.5±0.02VD6-两相电压跌落0.20±0.050.60±0.050.2±0.02P33有功功率变化率限制风电机组从静止状态开始启动功率变化率设置为0.1Pn/min,Pn为风机额定功率风电机组并网10min后开始测试测试期间风电机组的输出功率至少应达到0.5Pn在风电机组机端出口处测量有功功率测试结果记录为0.2s平均值P34有功功率变化率限制P35有功功率设定值控制测试周期为10min测试期间不限制风电机组的功率变化率以获得尽可能快的响应风电机组的有功功率从100%降到20%，每