用于确定风力发电机组的时间可利用率的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风电技术领域，更具体涉及一种用于确定风力发电机组的时间可利用 率的方法。
【背景技术】
[0002] 风力发电机组的时间可利用率是反映风力发电机组性能的一个重要指标，也是衡 量风电场发电机组运行质量水平高低的一个标准。常规的可利用率计算方法是:在一个统 计时间周期内，减去风力发电机组因故障、维修、电网和自然环境引起的停机时间后余下的 时间值与这个统计周期的时间比值，基本的计算方法为:A=(T1-T2)/T1X100%，其中A为 机组可利用率，T1为统计时间，T2为统计周期内故障时间、维护时间、电网和自然环境引起 的停机时间之和。这类传统的计算方法，没有对风力发电机组实际运行的各状态进行分析， 只是对风力发电机组几种停机的时间值进行了统计计算，上述的算法中，停机时间不含风 力发电机组待机的时间，也不含机组数据丢失等状态下的机组实际不可利用的时间。由此 方式计算出的风力发电机组的可利用率数值准确度低，并且与风机实际的可利用率值误差 较大，并不能真实反映风力发电机组实际的可利用率状况。
[0003] 中国专利申请CN 103390106A(申请号为201310309563.4,申请日为2013年07月22 日）公开了一种风电设备可利用率的计算方法。这种方法与传统的计算方法相比，区别是用 间接的方法计算了停机时间，主要通过获取风机统计时间段的有功功率，计算有功功率转 移值，从而得到目标函数值，转换为机组停机时间。这种算法没有细分机组运行时间类型， 没有从改变机组自身统计时间的精确度出发，只是利用外部算法来弥补传统方法的计算精 度，无法摆脱传统计算方法的束缚，准确性和精度仍存在很多的局限性。
[0004] 因此，需要一种计算准确度高，真实反映风力发电机组可利用率的计算方法，解决 现有可利用率计算准确度不高，误差较大的问题。
【发明内容】
[0005] 针对现有计算方法存在的问题，本发明通过采用一种划分风力发电机组运行状态 的方式，将机组的所有状态划分到与机组时间可利用率计算相关的包括并网、待机、停机、 维护等多个等级内，通过多等级计算完成可利用率的精细化计算，提供一种计算准确度高， 真实反映风力发电机组可利用率的计算方法，解决现有可利用率计算准确度不高，误差较 大的问题。
[0006] 根据本发明，提供了一种用于确定风力发电机组的时间可利用率的方法，包括:对 机组的运行状态信号进行编码;将状态编码进行分级;采集机组的运行状态信号，以确定状 态编码以及相应的分级;确定一个时间段内的有效状态编码，其中，所述有效状态编码是根 据该时间段内所采集到的运行状态信号所确定的分级级别最高的状态编码;统计所述时间 段内对应于该有效状态编码的状态编码的出现次数，并将该次数量化为时间数值;根据多 个时间段内分别确定的多个有效状态编码所对应的量化时间数值来确定风力发电机组的 时间可利用率。
[0007] 优选地，将对应于停机的分级的有效状态编码的量化时间数值进行累加;将对应 于可利用时间的分级的有效状态编码的量化时间数值进行累加;通过将上述两个累加值进 行比较得到比值;通过用1减去这个比值得到风力发电机组的时间可利用率。
[0008] 优选地，将对应于不属于停机的分级的有效状态编码的量化时间数值进行累加； 将对应于可利用时间的分级的有效状态编码的量化时间数值进行累加;通过将上述两个累 加值进行比较得到风力发电机组的时间可利用率。
[0009] 优选地，将对应于计划纠正措施、故障停机的分级的有效状态编码的量化时间数 值进行累加;将对应于正常并网发电、欠功率运行、待机、超出环境规格、非故障停机、超出 电气规格、计划纠正措施、故障停机的分级的有效状态编码的量化时间数值进行累加;通过 将上述两个累加值进行比较得到比值;通过用1减去这个比值得到风力发电机组的时间可 利用率。
[0010]在本发明中，按照级别从低到高，将状态编码分级为:正常并网发电、欠功率运行、 待机、超出环境规格、非故障停机、超出电气规格、计划内维护、计划纠正措施、故障停机、暂 停作业、不可抗力、无数据。
[0011] 优选地，根据采集到的一个或多个运行状态信号，周期性地确定状态编码以及相 应的分级。
[0012] 优选地，在所述时间段内，周期性地确定是否更新有效状态编码，其中，当新采集 而确定的状态编码具有比当前有效状态编码更高的分级级别时，以新状态编码更新当前有 效状态编码，否则保留当前有效状态编码。
[0013] 优选地，根据确定状态编码的频率，将对应于有效状态编码的状态编码的出现次 数量化为时间数值。
[0014] 优选地，在统计所述时间段内对应于该有效状态编码的状态编码的出现次数时， 所述的对应于该有效状态编码的状态编码包括该有效状态编码所直接对应的状态编码以 及与该有效状态编码属于同一分级级别的其他状态编码。
[0015] 优选地，根据多个时间段内分别确定的多个有效状态编码所对应的量化时间数值 来统计各个分级的时间;根据各个分级的时间来计算风力发电机组的时间可利用率。
[0016] 将计算时间可利用率的因子划分成多级别，考虑各种影响可利用率计算的因素， 这样就实现了计算的全面化。对机组进行全状态监控，并将各种状态量参与到可利用率计 算过程中，对维护人员的维护行为以电子表单的方式掌控，这样就实现了计算的精细化，有 益于对风电场运营状况进行合理评估。从数据采集到分析各个环节优化，全面提升计算质 量。
【附图说明】
[0017] 下面参考附图结合实施例说明本发明。在附图中：
[0018] 图1是根据本发明的实施例的用于确定风力发电机组的时间可利用率的方法的流 程图；以及
[0019] 图2是图1中用于确定一个时间段内的有效状态编码的步骤的进一步的方法的流 程图。
【具体实施方式】
[0020] 在本发明中，风力发电机组有时被简称为"风电机组"或"机组"。
[0021] 本发明提出的风力发电机组时间可利用率的计算方法，简略地说，可以包括以下 步骤：
[0022] 1、将风力发电机组的全生命周期运行状态以编码的方式标记。
[0023] 2、将与计算风力发电机组时间可利用率的不可或缺的因素划分为若干个级别，并 将风力发电机组的全生命周期所有运行状态编码归类到这若干个级别中。
[0024] 3、通过风力发电机组控制器采集机组运行状态信号。
[0025] 4、对于所列若干个级别，设定在同一采样周期内，只能有一个计算等级占据唯一 的有效状态编码，值越大的，占用状态编码的级别越高；同一级别的状态出现多个时，只选 取一个编码作为有效编码。
[0026] 5、周期性获取当前机组的有效编码，并发送给中央控制器。
[0027] 6、中央控制器实时获取状态编码，并将其量化为时间值。
[0028] 完成每个状态等级的数据计算，将所有单个状态编码时间数据累加。
[0029] 7、满足计算时间可利用率的统计周期（周、月、年)后，中央控制器根据下面的算法 计算时间可利用率，对于非风力发电机组自身原因导致的无法正常工作时间，计算过程中 将这段时间从总的统计中去除。根据状态编码细分故障原因，将因为环境因素、电网因素、 非故障停机等认为是机组可利用时间。从而得出具体的计算公式。
[0030] 下面将结合附图来具体地说明本发明的实施例。
[0031] 实施例一
[0032] 图1是根据本发明的实施例的用于确定风力发电机组的时间可利用率的方法的流 程图。
[0033] 如图1所示，本发明提出的风力发电机组时间可利用率的计算方法，按如下步骤实 施，其中步骤S101-S107是由单台机组控制器实现运行状态数据的采集、归类及分析，获取 关键的有效编码，步骤S109和步骤S111由中央控制器实现多台机组的有效编码采集及量化 的时间计算，统计不同状态级别的时间，并最终完成机组时间可利用率计算。
[0034]图1的方法100开始于步骤S101，在此步骤，对机组的运行状态信号进行编码。具体 地说，将风力发电机组的全生命周期运行状态数据以编码的方式标记。例如，典型的编码包 括:编码S0:通信中断信号触发;编码S1:故障停机信号触发;编码S2:塔底停机信号触发;编 码S3:机舱停机信号触