基于测风塔相互验证的风电场上网电量偏差计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风电场上网电量折减分析，更具体地说它是一种基于测风塔相互验证 的风电场上网电量偏差计算方法。
【背景技术】
[0002] 风电场年上网电量的准确估算多少直接关系到风电场的效益水平和风险程度，决 定着企业投资方向和投资决策。
[0003] 风电场年上网电量通常依照《国家发展和改革委员会关于对中国风电发电量折减 问题的说明》的方法来计算分析：风电场发电量折减指对影响风电场实际出力的因素进行 逐个分析，得出各因素所引起的发电量减少的数值。折减因素包括但不限于风电机组尾流 的影响、空气密度、低温等气候条件、控制和湍流、风电机组可利用率、风电场功率曲线保证 值、场用电、线损等。
[0004] (1)尾流折减
[0005] 尾流折减是指风电机组间由于相互影响而降低的发电量，反映了风电场风电机组 的排列效率，通常采用相关的尾流模型进行分析计算。
[0006] ⑵空气密度折减
[0007] 空气密度折减指用于发电量计算的风电机组功率曲线（平均风速/功率曲线）对 应的空气密度与场区实际空气密度不一致时，风电机组受此影响而降低的发电量，视具体 情况计算而定。
[0008] (3)控制和湍流折减
[0009] 控制和湍流折减指由于风电机组受风电场内湍流等风况影响而降低的发电量。 其典型折减数值可在5 %左右。
[0010] (4)叶片污染折减
[0011] 叶片污染折减是指由于叶片表面污染，影响了其对风能的捕获能力而降低的发电 量，其典型折减数值可在6 %以内。
[0012] (5)风电机组可利用率折减
[0013] 风电机组可利用率折减是指由于风电机组本身质量的问题，降低了正常工作时间 而减少的发电量。由于国内风电机组整机制造厂商设计运行经验不足，机组技术成熟度较 低，制造工艺相对落后，售后服务跟不上等原因，风电机组可利用率常达不到设计值，其典 型的折减数值为5 %~10 %。
[0014] (6)风电机组功率曲线保证率折减
[0015] 风电机组功率曲线保证率折减是指风电机组实际功率曲线达不到设计值，从而降 低的发电量。风电机组厂商提供的功率曲线保证率一般为95%，此项折减的典型值为5%。
[0016] (7)场用电、线损等折减
[0017] 场用电、线损等折减指风电机组发出的电力，在集电线路中的损耗和场内自用的 损耗，其数值可以根据风电场设计方案估算得出，典型值一般在3 %~10 %之间，根据风电 场实际情况而定。
[0018] (8)软件计算误差折减
[0019] 软件计算误差折减是指由于发电量计算软件对风电场适应性差异，可能造成理论 发电量估算的不确定性，需要进行折减，其典型折减数值一般在5%~10%之间。
[0020] (9)电网频率波动与限电等折减
[0021] 电网频率波动与限电等折减指由于电网的频率波动、为保障电网安全而暂时限电 等影响，风电场会由于暂时脱网而影响风电场发电量上网，其典型数值一般在3%~5%之 间。
[0022] (10)大规模风电场尾流折减
[0023] 大规模风电场尾流折减指由于大规模开发风电场，影响了小区域内的风况特征， 使得风能无法及时得到恢复，从而降低了风电场的整体出力，对于此种影响的分析方法和 折减的具体数值，现阶段国内外仍处于探索中。
[0024] 由于中国地域辽阔，各地区自然条件差异较大，以上折减系数需要根据风电场实 际情况进行适当调整。
[0025] 目前国内风电场的年上网电量采用的综合折减法计算公式如下所示：
[0026] AEPnet=AEPgrossXNt
[0027] Nt=ENi
[0028] 式中：AEPnet为年上网电量，AEPgross为年理论发电量，Nt为综合折减系数，Ni为第 i个折减因素的折减系数。
[0029] 利用风资源评估软件计算风电场扣除尾流后的年理论发电，再考虑风电场各种折 减因素的影响程度最终确定。风电场年上网电量计算折减因素众多，如尾流、空气密度、叶 片污染等。这些影响因素大部分可以依照经验值进行计算分析，而风资源评估软件的计算 误差无法通过经验值来合理估算，若风资源评估软件分析误差仅采用常规经验值来分析， 带来的误差将影响风电场年上网电量估算的准确度，直接影响着企业对本风电开发项目的 投资决策。
[0030] 复杂地形条件下的风电场，由于风资源评估软件无法准确模拟出场区风能资源分 布，由此引起的评估误差更大，造成项目投资的不确定性更大。如何合理确定风资源评估软 件引起的误差，准确计算风电场的年上网电量成为风电场投资开发的关键。目前关于风资 源评估软件带来的年上网电量偏差没有实际有效的解决办法。
【发明内容】
[0031] 本发明的目的在于提供一种克服现有的风电场的年上网电量综合折减系数中的 软件分析误差无法合理确定的基于测风塔相互验证的风电场上网电量偏差计算方法。
[0032] 本发明是按如下的技术方案实现的：
[0033] 步骤一：勘测风电场场区地形资料
[0034] 依据风电场区域地形资料，结合现场各机位实际踏勘，确定各机位地形的情况，再 对场区局部复杂地形进行核实，最终调整地形资料的偏差，得到整个风电场场区地形资料 数据CON;
[0035] 步骤二：勘测风电场场区粗糙度
[0036] 依据风电场场区地理影像资料，分析各机位和场区周边植被、建筑等情况，调整风 电场场区地表粗糙因子情况，得到整个风电场场区粗糙度数据ROU;
[0037] 步骤三：测风塔完整有效性分析
[0038] 根据测风塔实测数据，结合现场踏勘，分析判断各测风塔的完整有效率；测风塔 Ti(其中i=l:n)的有效完整率SVi(其中i=l:n);测风塔有效完整率的计算方式为：
[0039] Vi =(YCN-QCNi-UVNi) /YCNi (1)
[0040] 其中YCNi (其中i=l:n)为凡数据的应测数量；QCNi(其中i=l:n)为凡数据 的为缺测数量；UCNi (其中i=l:n)为Ti数据的为无效数据数量；
[0041] 步骤四：获取各点实测数据，测风塔Ti的实测风速为Mi(其中i=l:n);
[0042] 步骤五：利用步骤一、步骤二得到的风电场场区地形资料数据CON、风电场场区粗 糙度数据ROU及其它辅助数据（如机组参数等），采用MeteodynWT进行风资源模拟分析； 分别采用其中一个测风塔模拟推算其它测风塔风速，其中用Ti的风速Mi推测测风塔T」的 推测风速S(i,j)(其中i,j=n)的计算方式为：
[0043] S(i,j) =MeteodynWT[Mi,j,CON,R0U，辅助数据](2)
[0044] 步骤六：通过实测数据与推测数据计算计算偏差值，用Ti的风速Mi推测测风塔T」 风速的偏差Ems(i,j)(其中i,j=n)的计算方式为：
[0045] Ems(i,j) = | (MrS(i,j)) |/Mi^lOO% (3)
[0046] 步骤七：计算测风塔相互验证加权平均误差值：
[0047] 计算得到各测风塔间的相互模拟误差后，取各测风塔推算偏差的加权平均误差 值，其中权值为各塔的有效完整率V作为对整个场区模拟误差，用以调整风电场年上网电 量的计算值；
[0048] 测风塔相互验证加权平均误差值的详细计算过程如下所示，其中用Ti的实测风速 测数据的误差EriQ=l:n)为各分项误差；ER为测风塔相互验证加权平均得到的综合 误差；
[0049]
【主权项】
1.基于测风塔相互验证的风电场上网电量偏差计算方法，其特征在于，包括如下步 骤： 步骤一：勘测风电场场区地形资料 依据风电场区域地形资料，结合现场各机位实际踏勘，确定各机位地形的情况，再对场 区局部复杂地形进行核实，最终调整地形资料的偏差，得到整个风电场场区地形资料数据 CON； 步骤二：勘测风电场场区粗糙度 依据风电场场区地理影像资料，分析各机位和场区周边植被、建筑等情况，调整风电场 场区地表粗糙因子情况，得到整个风电场场区粗糙度数据ROU; 步骤二：测风塔完整有效性分析 根据测风塔实测数据，结合现场踏勘，分析判断各测风塔的完整有效率；测风塔Ti (其 中i=I:n)的有效完整率为Vi (其中i=I:n);测风塔有效完整率的计算方式为： Vi =(YCN-QCNi-UVNi) /YCNi (1) 其中YCNi (其中i=l:n)为凡数据的应测数量；QCNi (其中i=l:n)为凡数据的为 缺测数量；UCNi (其中i=l:n)为Ti数据的为无效数据数量； 步骤四：获取各点实测数据，测风塔1\的实测风速为Mi(其中i=l:n); 步骤五：利用步骤一、步骤二得到的风电场场区地形资料数据C0N、风电场场区粗糙度 数据ROU及辅助数据，采用MeteodynWT进行风资源模拟分析；分别采用其中一个测风塔模 拟推算其它测风塔风速，其中用Ti的风速Mi推测测风塔Tj的推测风速S(i，j)(其中i，j= n)的计算方式为： S(i，j) =MeteodynWT[Mi,j，CON，R0U，辅助数据](2) 步骤六：通过实测数据与推测数据计算计算偏差值，用Ti的风速Mi推测测风塔h风速 的偏差Ems(i,j)(其中i,j=n)的计算方式为： Ems(i,j) =I(Mj-S(i,j))I/Mi^lOO% (3) 步骤七：计算测风塔相互验证加权平均误差值： 计算得到各测风塔间的相互模拟误差后，取各测风塔推算偏差的加权平均误差值，其 中权值为各塔的有效完整率V作为对整个场区模拟误差，用以调整风电场年上网电量的计 算值； 测风塔相互验证加权平均误差值的详细计算过程如下所示，其中用Ti的实测风速^推 测数据的误差EriQ=l:n)为各分项误差；ER为测风塔相互验证加权平均得到的综合误 差； 其中Eri的计算方式如下： Eri=(Ems(i；1)+Ems(i；2)+---Ems(i；i_1)+Ems(i；i+1)---Ems(i；n))/n-l,i=l:n(4) 整个场区的综合误差的计算方式如下： ER= (V1*Er1+V2*Er2+***+Vn*Ern)/n,i=l:n(5) 再通过总误差ER计算上网电量误差。
【专利摘要】本发明公开了一种基于测风塔相互验证的风电场上网电量偏差计算方法，其中步骤一：勘测风电场场区地形资料；步骤二：勘测风电场场区粗糙度；步骤三：测风塔完整有效性分析；步骤四：获取各点实测数据；步骤五：利用步骤一、步骤二得到的风电场场区地形资料数据CON、风电场场区粗糙度数据ROU及其它辅助资料(如机组参数等)，采用Meteodyn WT进行风资源模拟分析；分别采用其中一个测风塔模拟推算其它测风塔风速；步骤六：通过实测数据与推测数据计算偏差值；步骤七：计算测风塔相互验证加权平均误差值，其中权值为各塔的有效完整率，得到整个场区的综合误差，再通过总误差ER计算上网电量误差。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104794259
【申请号】CN201510107717
【发明人】曾杰, 杨家胜, 赵鑫, 刘凯, 李德, 胡超
【申请人】长江勘测规划设计研究有限责任公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年3月12日