風(fēng)電理論發(fā)電功率及受阻電量計算方法（試行）

風(fēng)電理論發(fā)電功率及受阻電量計算方法〔試行〕風(fēng)電理論發(fā)電功率及受阻電量計算方法第一章總則第一條為進一步完善電網(wǎng)實時平衡力量監(jiān)視功能，標(biāo)準(zhǔn)日內(nèi)市場環(huán)境下風(fēng)電理論發(fā)電功率及受阻電量等指標(biāo)的統(tǒng)計分析，依據(jù)《風(fēng)電場理論可發(fā)電量與棄風(fēng)電量評估導(dǎo)則》〔NB/T31055-2023〕、《風(fēng)電場棄風(fēng)電量計算方法〔試行〕》〔辦輸電〔2023〕154號〕、《風(fēng)電受阻電量計算方法》〔調(diào)水〔2023〕297號〕的有關(guān)要求，制定本方法。其次條本方法適用于電網(wǎng)公司各級電力調(diào)度機構(gòu)和調(diào)管范圍內(nèi)并網(wǎng)風(fēng)電場開展理論發(fā)電功率及受阻電量統(tǒng)計計算工作。其次章術(shù)語與定義第三條風(fēng)電場發(fā)電功率指標(biāo)包括理論發(fā)電功率和可用發(fā)電功率。風(fēng)電場理論發(fā)電功率指在當(dāng)前風(fēng)況下場內(nèi)全部風(fēng)機均可正常運行時能夠發(fā)出的功率，其積分電量為理論發(fā)電量；風(fēng)電場可用發(fā)電功率指考慮場內(nèi)設(shè)備故障、缺陷或檢修等緣由引起受阻后能夠發(fā)出的功率，其積分電量為可用發(fā)電量。第四條風(fēng)電場受阻電力分為場內(nèi)受阻電力和場外受阻電力兩局部：場內(nèi)受阻電力指風(fēng)電場理論發(fā)電功率與可用發(fā)電功率之差，其積分電量為場內(nèi)受阻電量；場外受阻電力指風(fēng)電場可用發(fā)電功率與實發(fā)功率之差，其積分電量為場外受阻電量。第五條全網(wǎng)理論發(fā)電功率指全部風(fēng)電場理論發(fā)電功率之和；全網(wǎng)可用發(fā)電功率指風(fēng)電場總可用發(fā)電功率與考慮斷面約束的風(fēng)電總受阻電力之差；可參與市場交易的風(fēng)電充裕電力指全網(wǎng)可用發(fā)電功率與實發(fā)功率之差。第六條全網(wǎng)場內(nèi)受阻電力指全部風(fēng)電場場內(nèi)受阻電力之和；全網(wǎng)斷面受阻電力為因通道穩(wěn)定極限、電網(wǎng)設(shè)備檢修、電網(wǎng)故障等狀況導(dǎo)致的風(fēng)電受阻；全網(wǎng)調(diào)峰受阻電力指全網(wǎng)可用發(fā)電功率與實發(fā)功率之差。第三章數(shù)據(jù)預(yù)備第七條計算風(fēng)電場理論發(fā)電功率和受阻電力需預(yù)備的數(shù)據(jù)有：樣板機型號及其數(shù)量、全場風(fēng)機型號及其數(shù)量、樣板機實時出力、全場風(fēng)機狀態(tài)信息、風(fēng)機輪轂高度、風(fēng)輪直徑、風(fēng)機經(jīng)緯度坐標(biāo)、風(fēng)機風(fēng)速-功率曲線、風(fēng)電場區(qū)域地形地貌數(shù)據(jù)、測風(fēng)塔經(jīng)緯度坐標(biāo)及其層高、實時測量風(fēng)速和風(fēng)向、機艙風(fēng)速等。第四章風(fēng)電場理論功率計算方法第八條風(fēng)電場理論功率及受阻電量計算主要有三種方法：樣板機法、測風(fēng)塔外推法和機艙風(fēng)速法。風(fēng)電場可依據(jù)具體狀況，承受一種或多種計算方法。第九條樣板機法是在選定樣板機根底上，建立樣板機出力與全場出力之間的映射模型，獲得全場理論發(fā)電功率。按如下方式計算：,,11kMKkjjkmkmkNPpM===?∑∑,,11kMKkjjkmkmkNPpMPj為風(fēng)電場j理論發(fā)電功率，jP”為風(fēng)電場j可用發(fā)電功率，k為風(fēng)機型號編號，K為風(fēng)機型號數(shù)量，Mk為型號k風(fēng)機的樣板機數(shù)量，Nk為型號k風(fēng)機的全場總數(shù)量，kN”為型號k風(fēng)機的開機運行總數(shù)量，,,jkmp為風(fēng)電場j型號k風(fēng)機第m臺樣板機的實際功率。第十條測風(fēng)塔外推法是在測風(fēng)塔優(yōu)化選址根底上，依據(jù)風(fēng)電場所處區(qū)域的地形、地貌，承受微觀氣象學(xué)、計算流體力學(xué)理論，將測風(fēng)塔風(fēng)速、風(fēng)向推算至風(fēng)電場內(nèi)每臺風(fēng)機輪轂高度處的風(fēng)速、風(fēng)向，并通過風(fēng)速-功率曲線將其轉(zhuǎn)化為單機理論發(fā)電功率，進而獲得全場理論發(fā)電功率。按如下方式計算：將測風(fēng)塔風(fēng)速外推至每臺風(fēng)機輪轂高度處的風(fēng)速、風(fēng)向，推算方法詳見附錄A承受經(jīng)過試驗驗證的風(fēng)速-功率曲線或擬合的風(fēng)速-功率曲線將風(fēng)機輪轂高度處的風(fēng)速轉(zhuǎn)化為風(fēng)機理論發(fā)電功率。風(fēng)速-功率曲線確定方法詳見附錄B。單機理論發(fā)電功率加和獲得全場理論發(fā)電功率：,1MjjmmPp==∑風(fēng)電場可用發(fā)電功率為：式中，Pj為風(fēng)電場j理論發(fā)電功率，jP”為風(fēng)電場j可用發(fā)電功率，M為全場風(fēng)機臺數(shù)，M”為非限電停運的風(fēng)機臺數(shù)，,jmp為風(fēng)電場j第m臺風(fēng)機的理論發(fā)電功率。第十一條機艙風(fēng)速法是承受擬合的風(fēng)速-功率曲線將風(fēng)機機艙實測風(fēng)速轉(zhuǎn)化為單機理論發(fā)電功率，進而獲得全場理論發(fā)電功率。按如下方式計算：承受機艙平均風(fēng)速和單機平均功率擬合的風(fēng)速-功率曲線，將機艙風(fēng)速轉(zhuǎn)化為風(fēng)機理論發(fā)電功率,jmp。風(fēng)速-功率曲線擬合方法見附錄B。單機理論發(fā)電功率加和獲得風(fēng)電場理論發(fā)電功率：,1MjjmmPp==∑風(fēng)電場可用發(fā)電功率：,1MMjjmmPp”-=”=∑式中，Pj為風(fēng)電場j理論發(fā)電功率，jP”為風(fēng)電場j可用,1MMjjmmPp”-=”=∑發(fā)電功率，M為全場風(fēng)機臺數(shù)，M”為非限電停運的風(fēng)機臺數(shù)，,jmp為風(fēng)電場j第m臺風(fēng)機的理論發(fā)電功率。第五章風(fēng)電場受阻電量計算方法第十二條風(fēng)電場場內(nèi)和場外受阻電量按如下方式計算風(fēng)電場場內(nèi)受阻電量：,,,1nIjjijiiEtPP=”=??-∑風(fēng)電場場外受阻電量：,,,1nOjjijiiEtPT=”=??-∑式中，,IjE為風(fēng)電場j場內(nèi)受阻電量，,OjEj場外受阻電量，,jiP為i時刻風(fēng)電場j理論發(fā)電功率，,jiP”為i時刻風(fēng)電場j可用發(fā)電功率，,jiT為i時刻風(fēng)電場j實發(fā)功率，n為統(tǒng)計時段內(nèi)樣本數(shù)量，t?為時間區(qū)分率。第六章全網(wǎng)理論發(fā)電功率計算方法第十三條全網(wǎng)理論發(fā)電功率通過網(wǎng)內(nèi)全部并網(wǎng)風(fēng)電場的理論發(fā)電功率加和獲得：1NjjPP==∑式中，P為全網(wǎng)理論發(fā)電功率，Pj為風(fēng)電場j的理論發(fā)電功率，N為網(wǎng)內(nèi)全部并網(wǎng)風(fēng)電場的數(shù)量。第十四條全網(wǎng)可用發(fā)電功率是在網(wǎng)內(nèi)全部并網(wǎng)風(fēng)電場可用發(fā)電功率加和的根底上，考慮斷面約束后的可用發(fā)電功率。全網(wǎng)可用發(fā)電功率計算方法如下：依據(jù)斷面約束將全部風(fēng)電場分為不同的風(fēng)電場群，共計S個風(fēng)電場群，計算每個風(fēng)電場群的可用發(fā)電功率：式中，sR為風(fēng)電場群s〔s=1,2,…S〕的可用發(fā)電功率，sΘ為風(fēng)電場群s中全部風(fēng)電場的集合，PL,s為風(fēng)電場群s對應(yīng)約束斷面的限值，Ls、GsjP”為風(fēng)電場j可用發(fā)電功率。不受斷面約束的風(fēng)電場群PL,s取值無窮大。多級嵌套斷面中，依據(jù)下級斷面風(fēng)電場群的可用發(fā)電功率修正上一級斷面風(fēng)電場群的可用發(fā)電功率，假設(shè)存在多個下級斷面則進展合并，始終計算到最上級約束斷面對應(yīng)風(fēng)電場群的可用發(fā)電功率。式中，sRs”的可用發(fā)電功率，LsGs”分別為上一級斷面下的負(fù)荷和其它電源出力，含全部下級斷面的負(fù)荷和其它電源出力。除最上級斷面外，剔除嵌套斷面中其余斷面對應(yīng)的風(fēng)電場群，則風(fēng)電場群個數(shù)變?yōu)镾”，計算全網(wǎng)可用發(fā)電功率：式中，P”為全網(wǎng)可用發(fā)電功率，sR為風(fēng)電場群s的可用發(fā)電功率。斷面約束和風(fēng)電場群劃分隨著運行方式的轉(zhuǎn)變而變化。第十五條全網(wǎng)場內(nèi)受阻電力通過網(wǎng)內(nèi)全部并網(wǎng)風(fēng)電場場內(nèi)受阻電力累加獲得：1NIjjjPPP=”?=-∑全網(wǎng)場內(nèi)受阻電量通過全網(wǎng)場內(nèi)受阻電力積分獲得：,,11NnIIjIijiEEtP====∑∑式中，IP?為全網(wǎng)場內(nèi)受阻電力，IE為全網(wǎng)場內(nèi)受阻電量，,IjE為風(fēng)電場j場內(nèi)受阻電量，n為統(tǒng)計時段內(nèi)的樣本數(shù)量，t?為時間區(qū)分率，N為網(wǎng)內(nèi)并網(wǎng)風(fēng)電場個數(shù)。第十六條全網(wǎng)斷面受阻電力通過全部風(fēng)電場可用發(fā)電功率之和減去全網(wǎng)可用發(fā)電功率獲得：1NGjjPPP=””=-∑全網(wǎng)斷面受阻電量通過全網(wǎng)斷面受阻電力積分獲得：,1nGGiiEtP==∑式中，GP?為全網(wǎng)斷面受阻電力，,GiP?為第i時刻的全網(wǎng)斷面受阻電力，GE為全網(wǎng)斷面受阻電量，n為統(tǒng)計時段內(nèi)的樣本數(shù)量，t?為時間區(qū)分率。第十七條全網(wǎng)調(diào)峰受阻電力為全網(wǎng)可用發(fā)電功率與實發(fā)電力之差：NSjjPPT”?=-∑全網(wǎng)調(diào)峰受阻電量通過全網(wǎng)調(diào)峰受阻電力積分獲得：,1nSSiiEtP==∑式中，SP?為全網(wǎng)調(diào)峰受阻電力，,SiP?為第i時刻的全網(wǎng)調(diào)峰受阻電力，SE為全網(wǎng)調(diào)峰受阻電量，jT為風(fēng)電場j實發(fā)功率，n為統(tǒng)計時段內(nèi)的樣本數(shù)量，t?為時間區(qū)分率，N為網(wǎng)內(nèi)并網(wǎng)風(fēng)電場個數(shù)。第八章附則第十八條本方法由電力調(diào)控中心負(fù)責(zé)解釋。第十九條本方法自公布之日起執(zhí)行。測風(fēng)數(shù)據(jù)的外推綜合考慮風(fēng)電場所處區(qū)域的地形、粗糙度變化狀況，結(jié)合風(fēng)電場布局，建立風(fēng)電場數(shù)字化模型；承受微觀氣象學(xué)理論或計算流體力學(xué)的方法，將測風(fēng)塔風(fēng)速外推至每臺風(fēng)電機組輪轂高度處，建立各風(fēng)向扇區(qū)的風(fēng)速轉(zhuǎn)化函數(shù)：12(,,,,)nVfVkkk測風(fēng)塔外推〔A.1〕式中：V外推——由測風(fēng)塔外推至風(fēng)電機組輪轂高度處的風(fēng)速；V12,,,nkkk〔地形、粗糙度、尾流效應(yīng)等〕f化函數(shù)。風(fēng)速-功率曲線確實定對于經(jīng)過認(rèn)證機構(gòu)測試的功率曲線，可依據(jù)實測空氣密度進展校正；無法供給測試功率曲線的機型，需依據(jù)風(fēng)電機組機艙風(fēng)速及單機功率進展擬合?？諝饷芏瓤諝饷芏瓤梢罁?jù)實測氣溫及氣壓計算得到，平均空氣密度可依據(jù)5min5min5min5minBRTρ=〔B.1〕11NiiNρρ==∑〔B.2〕式中：5minρ——5min平均空氣密度；5minB5minR——氣體常數(shù)287.05〔J/kg.K〕；5minT——5minN——樣本個數(shù)；ρ——平均密度。功率曲線的校正假設(shè)風(fēng)電機組的功率曲線經(jīng)過試驗驗證，且實測空氣密度在1.225kg/m3±0.05kg/m3范圍內(nèi)，功率曲線無需校正；假設(shè)在此范圍以外，則功率曲線需依據(jù)以下方法進展校正。對于失速掌握、具有恒定槳矩和轉(zhuǎn)速的風(fēng)力發(fā)電機組，校正B.3PPρρ=?0校正〔B.3〕B.2.2對于功率自動掌握的風(fēng)電機組，校4130VVρρ??=0 校正〔B.4〕式中：P校正——折算后的功率；0P——折算前的功率；0ρ——標(biāo)準(zhǔn)空氣密度〔1.225kg/m3〕；0V——折算前的風(fēng)速；V校正——折算后的風(fēng)速；ρ——實測平均密度。功率曲線的擬合假設(shè)風(fēng)電機組的功率曲線未經(jīng)過試驗驗證，需依據(jù)風(fēng)電機組的機艙風(fēng)速及單機功率進展擬合。數(shù)據(jù)選擇準(zhǔn)則a)應(yīng)依據(jù)機組運行日志剔除機組故障、人為限制出力、測風(fēng)設(shè)備故障等時段的數(shù)據(jù)；b)風(fēng)速及功率數(shù)據(jù)宜承受5min平均值，數(shù)據(jù)長3功率曲線擬合方法擬合的功率曲線應(yīng)承受機艙平均風(fēng)速及單機平均功率，依據(jù)bin方法〔met