(高清版)GBT 43904-2024 風能發(fā)電系統(tǒng) 風力發(fā)電機組運行評價指標體系

CCS風能發(fā)電系統(tǒng)風力發(fā)電機組運行評價指標體系2024-04-25發(fā)布2024-11-01實施I前言 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14符號和縮略語 24.1符號 24.2縮略語 35總則 46評價指標及計算方法 46.1發(fā)電性能 46.2可利用率 56.3可靠性 66.4運維經(jīng)濟性 86.5并網(wǎng)特性 97運行質(zhì)量評價 97.1數(shù)據(jù)來源 97.2主要評價指標 97.3運行質(zhì)量評價 參考文獻 ⅢGB/T43904—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。本文件由全國風力發(fā)電標準化技術(shù)委員會(SAC/TC50)歸口。本文件起草單位：北京鑒衡認證中心有限公司、中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院呼和浩特分院有限公司、金風科技股份有限公司、明陽智慧能源集團股份公司、中車株洲電力機車研究所有限公司風電事業(yè)部、運達能源科技集團股份有限公司、上海電氣風電集團股份有限公司、哈電風能有限公司、遠景能源有限公司、中船海裝風電有限公司、東方電氣風電股份有限公司、中國華能集團有限公司、中廣核風電有限公司、中國電力科學研究院有限公司、上海能源科技發(fā)展有限公司、中國三峽新能源(集團)股份有限公司、中國華能集團清潔能源技術(shù)研究院有限公司、北京乾源風電科技有限公司、國家電投集團科學技術(shù)研究院有限公司、華銳風電科技(集團)股份有限公司、華電電力科學研究院有限公司、山高新能源集團有限公司、華潤新能源投資有限公司、國網(wǎng)河北省電力有限公司、國華(乾安)風電有限公司、中節(jié)能風力發(fā)電股份有限公司、中核匯能(內(nèi)蒙古)能源有限公司、廣東粵電湛江風力發(fā)電有限公司、河北建投新能源有限公司、北京京能新能源有限公司、國網(wǎng)河北省電力有限公司電力科學研究院、北京能高普康測控技術(shù)有限公司、華能陽江風力發(fā)電有限公司。龐宇。1風能發(fā)電系統(tǒng)風力發(fā)電機組運行評價指標體系本文件規(guī)定了風力發(fā)電機組的評價指標及計算方法、運行質(zhì)量評價內(nèi)容。本文件適用于并網(wǎng)型風力發(fā)電機組運行質(zhì)量的評價。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T2900.53電工術(shù)語風力發(fā)電機組GB/T18451.2風力發(fā)電機組功率特性測試GB/T19963.1—2021風電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定第1部分：陸上風電GB/T20320風能發(fā)電系統(tǒng)風力發(fā)電機組電氣特性測量和評估方法GB/T33225風力發(fā)電機組基于機艙風速計法的功率特性測試GB/T36994風力發(fā)電機組電網(wǎng)適應性測試規(guī)程GB/T36995風力發(fā)電機組故障電壓穿越能力測試規(guī)程IEC61400-26-1風能發(fā)電系統(tǒng)第26-1部分：風能發(fā)電系統(tǒng)的可用性(Windenergygenerationsystems—Part26-1:Availabilityforwindenergygenerati3術(shù)語和定義GB/T2900.53界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。風力發(fā)電機組不能執(zhí)行規(guī)定功能的特征狀態(tài)。注：包含影響風力發(fā)電機組正常運行的同一事件連續(xù)遠程復位3次及以上的情況。預防性維修和其他計劃性活動，以及缺乏外部資源導致不能執(zhí)行要求功能的情況除外。亞健康sub-health風力發(fā)電機組未報故障，但不能按照風力發(fā)電機組設計正常運行的狀態(tài)。可靠性reliability產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。維修maintenanceandrep檢修為保持、恢復或提升產(chǎn)品要求的技術(shù)狀態(tài)和功能而進行的所有技術(shù)和管理活動的組合。2注：包含維護和修理。又稱作檢修。實施恢復的直接活動。為保持或提升產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)而進行的保養(yǎng)活動。4符號和縮略語下列符號適用于本文件。AEPnfer根據(jù)約定的風速分布函數(shù)以及實際功率曲線推斷出的年發(fā)電量AEPwranty根據(jù)約定的風速分布函數(shù)以及擔保功率曲線推斷出的年發(fā)電量C,年修理成本Cp年備件成本Cw統(tǒng)計樣本裝機容量Ec自用電量Ep發(fā)電量F;風力發(fā)電機組停機(或亞健康運行或限發(fā))時段SCADA記錄的機艙風速儀風頻分布Fw;因非自身原因停機(或限發(fā)等)的風力發(fā)電機組評價時段SCADA記錄的機艙風速儀風頻分布Fp發(fā)電量符合率F(V)約定的風速累積概率分布函數(shù)Fw;因自身原因停機(或亞健康運行)的風力發(fā)電機組評價時段SCADA記錄的機艙風速儀風頻分布K功率曲線考核值N風力發(fā)電機組總臺數(shù)N;第i個區(qū)間中10min數(shù)據(jù)集的數(shù)量Nogrp正常運行風力發(fā)電機組臺數(shù)nr;風力發(fā)電機組故障次數(shù)n風力發(fā)電機組檢修次數(shù)ntrs;風力發(fā)電機組長停次數(shù)nyF風力發(fā)電機組主故障次數(shù)nnR;風力發(fā)電機組不需要現(xiàn)場維修的故障次數(shù)ngLP;風力發(fā)電機組大部件更換次數(shù)PA實際發(fā)電量Pp風力發(fā)電機組停機(或亞健康運行或限發(fā))時段全場發(fā)電量3PAPNw風力發(fā)電機組非自身原因停機(或限發(fā)等)時段的全場發(fā)電量PApw風力發(fā)電機組自身原因停機(或亞健康運行)時段的全場發(fā)電量P;第i個區(qū)間的規(guī)格化平均功率P?損失發(fā)電量PLvE全場平均發(fā)電量法損失電量PLxw非風力發(fā)電機組原因損失電量PLpc機艙功率曲線法損失電量PLp;因非自身原因停機(或限發(fā)等)的風力發(fā)電機組限發(fā)時段發(fā)電量Piw風力發(fā)電機組原因損失電量P..;.;第i個區(qū)間中數(shù)據(jù)集j的規(guī)格化輸出功率Psh;因自身原因停機(或亞健康運行)的風力發(fā)電機組亞健康運行時段該風力發(fā)電機組的SCADA記錄發(fā)電量Pshtp;亞健康運行或限發(fā)時段該風力發(fā)電機組的發(fā)電量PC;風力發(fā)電機組停機(或亞健康運行或限發(fā))時段SCADA數(shù)據(jù)計算的功率PCw;因非自身原因停機(或限發(fā)等)的風力發(fā)電機組評價期內(nèi)SCADA數(shù)據(jù)計算的功率PCw;因自身原因停機(或亞健康運行)的風力發(fā)電機組評價期內(nèi)SCADA數(shù)據(jù)計算的功率TA可利用小時數(shù)T風力發(fā)電機組檢修時間Tlu;風力發(fā)電機組SCADA系統(tǒng)不可用信息時間Tnr;風力發(fā)電機組不需要現(xiàn)場維修的故障停機時間Tsi風力發(fā)電機組故障造成的停機時間總和Tr統(tǒng)計周期小時數(shù)Tu不可利用小時數(shù)op.第i個區(qū)間中規(guī)格化功率數(shù)據(jù)的標準偏差下列縮略語適用于本文件。COLE:損失電量成本(CostofLostElectricity)COSE:自用電成本(CostofSelf-useElectricity)EPC:發(fā)電量符合性(EnergyProductionConformance)FTAF:故障頻次(FailureTimesandFrequency)LTSR:長停率(LongTimeShutdownRate)MCOE:度電維修成本(MaintenanceCostofElectricity)MCOPK:單位千瓦維修成本(MaintenanceCostofPerKilowatt)MTBF:平均故障間隔時間(MeanTimeBetweenFailures)MTBI:平均檢修間隔時間(MeanTimeBetweenInspection)MTBR:平均修理間隔時間(MeanTimeBetweenRepair)MTOF:平均故障總耗時(MeanTimeofFailures)MTTR:平均故障修復時間(MeanTimetoRepair)PBA:基于發(fā)電量的風力發(fā)電機組可利用率(ProductionBasedAvailability)PCC:功率曲線符合性(PowerCurveConformance)4GB/T43904—2024PPD:功率特性偏離(PowerPerformanceDeviation)RROLC:大部件更換率(ReplacementRateofLargeComponents)SCADA:數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(SupervisoryControlandDataAcquisition)TBA:基于時間的風力發(fā)電機組可利用率(TimeBasedAvailability)5總則5.1風力發(fā)電機組運行評價指標包括發(fā)電性能指標、可利用率指標、可靠性指標、運維經(jīng)濟性指標和并網(wǎng)特性指標。5.2風力發(fā)電機組運行評價宜同步搜集風力發(fā)電場基本信息和外部條件：a)基本信息包括裝機容量、風力發(fā)電機組型號、風力發(fā)電機組數(shù)量、運行年限等；5.3風力發(fā)電機組運行評價宜在正式投產(chǎn)一年后進行。6評價指標及計算方法6.1發(fā)電性能6.1.1功率曲線符合性功率曲線是風力發(fā)電機組輸出功率和風速對應關系的曲線。PCC是衡量風力發(fā)電機組發(fā)電性能的指標之一。PCC評價主要基于風力發(fā)電場實際的風頻分布，分別利用待評價功率曲線和參考功率曲線計算發(fā)電量，并以功率曲線考核值K體現(xiàn)，K的計算公式見公式(1),AEP的計算公式見公式(2)。 (1) (2)功率曲線和年發(fā)電量計算方法按照GB/T18451.2或GB/T33225執(zhí)行。6.1.2發(fā)電量符合性EPC是衡量風力發(fā)電機組發(fā)電性能的指標之一，通常使用發(fā)電量符合率來表征風力發(fā)電機組發(fā)電量符合性。發(fā)電量符合率F。的計算公式見公式(3):其中，損失發(fā)電量P?可采用全場平均發(fā)電量法[見公式(4)]或機艙功率曲線法[見公式(5)]計其中，損失發(fā)電量P?的計算以全場平均發(fā)電量法為主，以機艙功率曲線法為輔，計算針對同一型5號風力發(fā)電機組進行。當全場停電時，用機艙功率曲線法補算停電時段的損失電量，風速可根據(jù)風力發(fā)電場測試風速計算。當現(xiàn)場地理條件復雜時(如復雜山地風電場),可同時使用兩種計算方法計算。6.1.3功率特性偏離PPD是衡量風力發(fā)電機組發(fā)電性能控制水平的一種方法。風力發(fā)電機組的功率曲線是通過散點分布圖繪制而成，功率特性偏離是指在實測功率曲線的標準偏差(每個風速區(qū)間)的條帶范圍內(nèi)，測量散點的分散程度。其中，每個區(qū)間中規(guī)格化功率數(shù)據(jù)分布的標準化偏差由公式(6)計算，具體計算方法按照GB/T18451.2的規(guī)定執(zhí)行?！?6)由于功率特性偏離的評價主要揭示風力發(fā)電機組的控制水平，所以用于評價功率特性偏離的數(shù)據(jù)可使用來自風力發(fā)電機組SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。功率特性偏離計算中的功率曲線數(shù)據(jù)應采用風力發(fā)電機組正常發(fā)電狀態(tài)的數(shù)據(jù)。6.2可利用率6.2.1基于時間的風力發(fā)電機組可利用率TBA指在統(tǒng)計周期風力發(fā)電機組無故障可使用時間占評價時間的百分比。計算方法見公式(7)所示：TBA具體計算方法按照IEC61400-26-1的規(guī)定執(zhí)行。6.2.2基于發(fā)電量的風力發(fā)電機組可利用率PBA是指統(tǒng)計周期內(nèi)風力發(fā)電機組實際發(fā)電量占潛在發(fā)電量的百分比。計算方法見公式(8)～公式(12)所示： 其中： (9)或/和………(10)或/和6GB/T43904—2024對于平坦地形，風力發(fā)電機組損失電量和非風力發(fā)電機組原因損失電量的計算以全場平均發(fā)電量法[見公式(9)和公式(11)]為主，以機艙功率曲線法[見公式(10)和公式(12)]為輔。當全場停電時，用機艙功率曲線法補算停電時段的損失電量，風速可根據(jù)風力發(fā)電場測試風速計算。當現(xiàn)場地理條件復雜時(如復雜山地風電場),應同時用兩種計算方法計算。計算結(jié)果差異較大時，應分析原因。計算結(jié)果的使用宜由合同雙方商定。PBA具體計算方法按照IEC61400-26-1的規(guī)定執(zhí)行。6.3可靠性6.3.1故障頻次FTAF定義為在統(tǒng)計周期內(nèi)單臺風力發(fā)電機組平均發(fā)生故障的次數(shù)。具體方法如下：a)確定統(tǒng)計周期，一般為一年，此時故障頻次的單位為單臺風力發(fā)電機組年平均故障次數(shù)(根據(jù)統(tǒng)計周期不同其單位有所不同);b)確定統(tǒng)計周期內(nèi)風力發(fā)電機組數(shù)量和主故障次數(shù)(即機組報出的造成停機的首故障),此處主故障應除去電網(wǎng)故障；c)除去不考慮的故障后，故障頻次計算方法見公式(13)所示：6.3.2平均檢修間隔時間6.3.2.1MTBI是指統(tǒng)計周期內(nèi)兩次維修(現(xiàn)場停機操作工作)間隔時間的平均值。檢修次數(shù)統(tǒng)計應遵循以下原則：a)每次風力發(fā)電機組維護開關切換至“本地”,則計為一次檢修；b)單臺風力發(fā)電機組一個工作日內(nèi)出現(xiàn)多次檢修記錄，則計為一次檢修；c)如果一次維護持續(xù)幾天，則仍視為一次檢修；d)業(yè)主要求的及其他強制檢查(非風力發(fā)電機組因素)不計入檢修次數(shù)。6.3.2.2具體計算方法如下：a)根據(jù)維護開關切換至“本地”的次數(shù)，按照上述統(tǒng)計原則進行檢修次數(shù)統(tǒng)計；b)確定統(tǒng)計樣本范圍內(nèi)風力發(fā)電機組數(shù)量和統(tǒng)計周期內(nèi)小時數(shù)，按公式(14)進行計算：如果檢修次數(shù)為零，則應擴大統(tǒng)計周期或者樣本范圍直至檢修次數(shù)大于或等于兩次，才能進行計算。6.3.3平均故障間隔時間MTBF是指統(tǒng)計周期內(nèi)風力發(fā)電機組兩次相鄰故障之間時間的平均值。它直接衡量風力發(fā)電機組整體可靠性水平，綜合評估風力發(fā)電機組故障頻次和故障維修能力。在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，風力發(fā)電機組兩次相鄰故障間隔時間之和與風力發(fā)電機組故障次數(shù)的比值。具體方法如下：a)統(tǒng)計樣本項目故障名稱、故障間隔時間等信息，故障數(shù)據(jù)選取風力發(fā)電機組故障(含遠程人工復位);7GB/T43904—2024b)刪除電網(wǎng)類故障，以及其他非風力發(fā)電機組本身造成的故障；c)對于剩余故障，計算方法見公式(15)所示：如果故障次數(shù)為零，則應擴大統(tǒng)計周期或者樣本范圍直至故障次數(shù)不為零，才能進行計算。對于統(tǒng)根據(jù)所要考察故障范圍的不同，可進一步細分評價不同類型故障影響結(jié)果(如需要現(xiàn)場維修、更換部件、大部件損壞等)或不同風速段(如：風速<8m/s、8m/s～額定風速、額定風速以上)發(fā)生故障的平均無故障運行時間。6.3.4平均修理間隔時間MTBR反映需要人工現(xiàn)場維修的故障平均發(fā)生的時間間隔，可在去除不需要現(xiàn)場維修的故障次數(shù)和停機時間后計算，計算方法見公式(16)所示：6.3.5平均故障修復時間MTTR是指在統(tǒng)計周期內(nèi)風力發(fā)電機組的故障維修總時間(即故障持續(xù)總時間，故障發(fā)生時間起至系統(tǒng)恢復正常止)與風力發(fā)電機組的故障次數(shù)之比。它是衡量維修服務團隊響應速度、故障診斷、修復效率和備件保障能力的綜合指標。其具體方法如下：a)統(tǒng)計樣本項目故障名稱、故障時間等信息，故障數(shù)據(jù)選取風力發(fā)電機組故障(含遠程人工復位);b)刪除電網(wǎng)類故障；c)對于剩余故障，計算方法見公式(17)所示：………其中，如果故障次數(shù)為0,則應擴大統(tǒng)計周期或者樣本范圍直至故障次數(shù)不為0,才能進行計算。根據(jù)所要考察故障范圍和維修級別的不同，可進一步細分評價不同類型故障影響結(jié)果(如需要現(xiàn)場維修、更換部件、大部件損壞等)或不同風速段(如：風速<8m/s、8m/s～額定風速、額定風速以上)發(fā)生故障的平均故障修復時間。6.3.6平均故障總耗時MTOF是指在統(tǒng)計周期內(nèi)單臺風力發(fā)電機組因故障停機消耗的平均時間，綜合反映風力發(fā)電機組運行質(zhì)量和維修服務團隊響應速度、故障診斷、修復效率和備件保障能力。計算方法見公式(18)所示：8GB/T43904—2024LTSR是指在統(tǒng)計周期內(nèi)單臺風力發(fā)電機組長停情況(停機7d以上)的平均次數(shù)。計算方法見公式(19)所示：………6.3.8大部件更換率RROLC是指在統(tǒng)計周期內(nèi)單臺風力發(fā)電機組大部件(大部件主要為葉片、主軸、主軸承、齒輪箱、發(fā)電機、輪轂等)更換的平均次數(shù)。計算方法見公式(20)所示：…………6.4運維經(jīng)濟性6.4.1損失電量成本通過6.1.2可得到統(tǒng)計周期內(nèi)的損失電量，進而得到損失電量對應的售電收入損失，即COLE。與可靠性相關的損失電量只包括故障損失電量和因風力發(fā)電機組本身原因?qū)е碌膩喗】祿p失電量。6.4.2備件成本備件成本是指統(tǒng)計期內(nèi)，統(tǒng)計樣本范圍內(nèi)風力發(fā)電機組消耗的備品備件成本總和。它與風力發(fā)電機組的內(nèi)在可靠性密切相關。備件成本可從如下維度進行統(tǒng)計：a)單位千瓦備件成本，單位為元/kW;b)度電備件成本，單位為元/kWh。6.4.3維護成本維護成本包括年度定檢和日常維護成本，包括但不限于人工成本、設備使用成本、運輸(車輛和船只)成本等。6.4.4修理成本風力發(fā)電機組的修理成本定義為風力發(fā)電機組使用過程中運維所產(chǎn)生的人力和物力投入，包括但不限于人工成本、設備使用成本、運輸(車輛和船只)成本、安裝成本和技術(shù)服務成本等。風力發(fā)電機組從電網(wǎng)或風力發(fā)電機組自發(fā)取電用于風力發(fā)電機組系統(tǒng)運行的電量稱為自用電量。自用電量數(shù)據(jù)由風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)從輔助變壓器位置測量得到，進而可計算出COSE。6.4.6度電維修成本MCOE是在一定的統(tǒng)計期內(nèi)，統(tǒng)計樣本風力發(fā)電機組的備件成本、維護成本和修理成本之和與實際發(fā)電量(變流器出口處測量的電量)之比。計算方法見公式(21)所示：9GB/T43904—2024項目建成投產(chǎn)后，備件成本、維護成本和修理成本均可按6.4.2～6.4.4計算獲得。根據(jù)項目數(shù)據(jù)收集情況和不同的評價目的，可在上述公式的基礎上相應增減項目，進行不同內(nèi)涵的度電成本的分析。6.4.7單位千瓦維修成本MCOPK是在一定的統(tǒng)計期內(nèi)，統(tǒng)計樣本風力發(fā)電機組的備件成本、維護成本和修理成本之和與其裝機容量之比。計算方法見公式(22)所示：………(22)備件成本、維護成本和修理成本應按6.4.2～6.4.4計算。統(tǒng)計樣本裝機容量按照統(tǒng)計樣本風力發(fā)電機組的容量計算。6.5并網(wǎng)特性6.5.1故障電壓穿越能力風力發(fā)電機組應符合GB/T19963.1—2021中第9章規(guī)定的故障電壓穿越能力，在一定的電壓幅值和故障時間內(nèi)，維持不脫網(wǎng)連續(xù)運行，并滿足相應的動態(tài)無功支撐和有功功率恢復要求。風力發(fā)電機組應符合GB/T36995評價風力發(fā)電機組的故障電壓穿越能力。風力發(fā)電機組運行時，可通過SCADA系統(tǒng)統(tǒng)計風力發(fā)電機組因外部電網(wǎng)異常引起的脫網(wǎng)