風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng) 功率特性測(cè)試障礙物與地形評(píng)估

GB/TXXXX—XXXX/IEC61400-121風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)功率特性測(cè)試障礙物和地形的評(píng)估本文件規(guī)定了評(píng)估功率特性測(cè)試地點(diǎn)障礙物和地形變化的重要性本文件適用于與IEC61400系列其他部分下列文件中的內(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(duì)應(yīng)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IEC61400-12-1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率特性測(cè)試（Powerperformancemeasurementsofelectricityproducingwindturbines）IEC61400-12-2風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)第12-2部分：基于機(jī)艙風(fēng)速計(jì)法的功率特性測(cè)試(Windenergygenerationsystems-Part12-2:PowerperformanceofelecIEC61400-12-6風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)第12-6部分：基于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙傳遞函數(shù)的功率特性測(cè)試(Windenergygenerationsystems-Part12-6：Measurementbasednacelletransferfunctionofelectricproducingwindturbines)2試驗(yàn)場(chǎng)地周圍有可能引起氣流畸變的地形顯著變化的地帶或障礙物（33.23.4由障礙物、地形變化或其它風(fēng)力發(fā)電機(jī)組引起的氣流改變，其結(jié)果是造成測(cè)量位置和風(fēng)力發(fā)電機(jī)3.5風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪上游測(cè)量的不受風(fēng)輪空氣動(dòng)力學(xué)影響的3.6測(cè)量功率曲線measuredpow按確定的程序測(cè)試、修正和規(guī)格化處理后，用圖形和表格表示的風(fēng)力發(fā)電機(jī)3.8測(cè)量扇區(qū)measurementsector3.103.113.123.13GB/TXXXX—XXXX/IEC61400-1233.14測(cè)風(fēng)設(shè)備windmeasuremenDDeDndiHhL用風(fēng)輪直徑表示的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和測(cè)風(fēng)塔之間的距離（2.5倍LeLn風(fēng)力發(fā)電機(jī)組或測(cè)風(fēng)塔與鄰近運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組之間的離風(fēng)力發(fā)電機(jī)組或測(cè)風(fēng)塔與鄰近運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組之--zz0風(fēng)速可能受到周圍障礙物(例如建筑物、森林、其他風(fēng)電機(jī)組)和地形(地形坡度的嚴(yán)重程度和地形內(nèi)的偏差)的影響。如果有障礙物，應(yīng)檢查是否存在這種影響，并相應(yīng)地減小有效方向扇區(qū);如果地形非常復(fù)雜，則應(yīng)進(jìn)行場(chǎng)地標(biāo)定(根據(jù)IEC6140012-3)。第6章和第8章描述了確定一個(gè)或多個(gè)扇區(qū)不能用試的方法，因?yàn)楸粶y(cè)風(fēng)電機(jī)組的氣流和/或測(cè)風(fēng)設(shè)備(測(cè)風(fēng)塔或遙感設(shè)備)位置的氣流可能受到運(yùn)行的風(fēng)4電機(jī)組和/或障礙物的影響。第9章描述了評(píng)估地形以確定場(chǎng)地是否平坦(不需要場(chǎng)地標(biāo)定)或復(fù)雜(需要場(chǎng)地標(biāo)定)的標(biāo)準(zhǔn)。第10章描述了應(yīng)用NTF所需的地形分類對(duì)于本標(biāo)準(zhǔn)，定義了以下接口;為了方便對(duì)接口的正確解釋，還添加了對(duì)接口使用的簡(jiǎn)短描述。入第6章描述了確定一個(gè)或多個(gè)無效扇區(qū)的方法，因?yàn)楸粶y(cè)試風(fēng)電機(jī)組的氣流和/或測(cè)風(fēng)設(shè)備位置的氣流(WME：測(cè)風(fēng)塔或遙感設(shè)備)可能會(huì)受到運(yùn)行風(fēng)電機(jī)組和/或障礙GB/TXXXX—XXXX/IEC61400-125場(chǎng)地標(biāo)定(參考IEC61400-12-3)的目的通常是測(cè)量邊界層隨地形而發(fā)生的變化,通常為附著流,而障礙物往往產(chǎn)生更多的湍流,這些尾流受到尖銳邊緣和垂直表面的影響,可能會(huì)引發(fā)氣流分離。場(chǎng)地標(biāo)定通常不能很好地修正氣流分離的影響。應(yīng)在決定是將物體視為障礙物還是地形時(shí)考慮到這一點(diǎn),以避免氣流分離和高湍流?；诖丝紤],建議將高度超過其寬度一半的物體(包括滿足尺寸標(biāo)準(zhǔn)的地形要素)視為6.2有鄰近運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組時(shí)的要求被測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和測(cè)風(fēng)設(shè)備不應(yīng)受鄰近運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的影響。若有鄰近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在功率特性測(cè)試過程中處于運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)第6.4節(jié)的方法來確定和計(jì)算尾流影響?？偢叨刃∮?2/3)(H-被測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與鄰近運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最小距離應(yīng)為鄰近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪直徑Dn的2倍。測(cè)風(fēng)設(shè)備與鄰近運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最小距離應(yīng)為2倍的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪直徑。因機(jī)組尾流而排除扇區(qū)由圖1得出。需要考慮與鄰近運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實(shí)際距離Ln和鄰近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪直徑Dn。因被測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和測(cè)風(fēng)設(shè)備被排除的扇區(qū)，扇區(qū)中心線應(yīng)為從鄰近運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)6.3有障礙物時(shí)的要求應(yīng)評(píng)估被測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組或測(cè)風(fēng)設(shè)備附近的障礙物。每一障礙物應(yīng)作為地形的一部分（如第9章所注：將障礙物作為地形的一部分(如第9章所述)通常會(huì)增加地形變化，而對(duì)坡度的影響可能非常小(除了延伸的障距離風(fēng)力發(fā)電機(jī)組或測(cè)風(fēng)設(shè)備一定的距離內(nèi)的測(cè)量扇區(qū)內(nèi)不應(yīng)有大型障礙物（例如建筑物、樹木、停止運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組）。只允許有與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行或測(cè)風(fēng)設(shè)備有關(guān)的小型建筑物。如果存在大型障礙物，則應(yīng)按照第6.4節(jié)和第6.5節(jié)規(guī)定判定大型障礙物（相對(duì)于被測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和/或測(cè)風(fēng)設(shè)備）的標(biāo)準(zhǔn)是超過表3中給出的一個(gè)或多6≥4L~<8La.障礙物與被測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的距離，或障礙物到測(cè)風(fēng)設(shè)備的距離，L是被測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與測(cè)風(fēng)設(shè)備的水平距b.初步測(cè)量扇區(qū)應(yīng)理解為對(duì)鄰近運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組評(píng)估后的有效區(qū)域（如第6.2節(jié)所述，使用6.4所述的計(jì)算方6.4排除扇區(qū)的計(jì)算方法應(yīng)根據(jù)圖1評(píng)估鄰近運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組尾流對(duì)被測(cè)試風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、及對(duì)測(cè)風(fēng)設(shè)備的如果根據(jù)表3被認(rèn)定為大型障礙物，應(yīng)根據(jù)圖1評(píng)估障礙物尾流對(duì)被測(cè)風(fēng)力關(guān)于障礙物，需要考慮的參數(shù)為實(shí)際水平距離Le（從被測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的中心或從測(cè)風(fēng)設(shè)備位置）和障礙物的等效風(fēng)輪直徑De。停止的鄰近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可視為直徑等于塔底直徑、高度等于塔尖上部De=·························································De——等效風(fēng)輪直徑；lw——從被測(cè)風(fēng)力發(fā)電GB/TXXXX—XXXX/IEC61400-1278圖2因被測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、鄰近運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)d)測(cè)風(fēng)設(shè)備在大型障礙物的尾流GB/TXXXX—XXXX/IEC61400-129e)被測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在大型障礙物的尾流中；6.5范圍性障礙物的特殊要求4L距離內(nèi)的障礙物（距被測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中心或測(cè)風(fēng)設(shè)備），在任一水平方向上延伸超過50m，應(yīng)分解為水平方向小于50m且立體尺寸等于50m的局部障礙物。這些局部障礙物可能相互重疊。它們從實(shí)用性來講，創(chuàng)建具有相同形狀的局部障礙物是有意義的（例如，50m×50m的方形）。這是一種保守的方法，因此是允許的。（在這種情況下，所有局部障礙物的固定組合覆應(yīng)分別評(píng)估每個(gè)局部障礙物，且應(yīng)評(píng)估每個(gè)局部障礙的重要性，如被認(rèn)定為大型障礙物，應(yīng)確定7確定自由風(fēng)速和機(jī)艙風(fēng)速計(jì)風(fēng)速之間的機(jī)艙傳遞函數(shù)(N）（鄰近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、障礙物和地形可能影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率特性評(píng)估。如果通過測(cè)量機(jī)艙風(fēng)速來進(jìn)行功率特性分析，則風(fēng)速計(jì)位于從風(fēng)中吸收功率的位置，所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、障礙物和地形的為機(jī)艙功率曲線選擇合適的測(cè)量扇區(qū)時(shí)，應(yīng)基于由機(jī)艙風(fēng)速計(jì)與機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)聯(lián)合得到的風(fēng)機(jī)艙功率曲線的風(fēng)向測(cè)試包含了兩個(gè)不確定度分量，即偏航角的不確定度和機(jī)艙風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪的風(fēng)速，這就是說，任何使測(cè)風(fēng)塔或風(fēng)力發(fā)電機(jī)組暴露在其尾流或受到其它障礙物影這個(gè)規(guī)定可能不完全適用于IEC61400-1電機(jī)組也可得到一個(gè)功率曲線，機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)也可能有效。另一方面，其它因素可能導(dǎo)致功率曲a)如果垂直氣流傾斜度過高且上述扇區(qū)要求不能避免有過陡坡如果自核查顯示有問題，測(cè)量扇區(qū)應(yīng)按6.2說明減小，如果測(cè)量扇區(qū)內(nèi)所含的10°扇區(qū)的平均傾角即有正號(hào)又有負(fù)號(hào)，則應(yīng)予以注意。建議測(cè)量扇區(qū)內(nèi)所有10°扇區(qū)內(nèi)的平均坡度有同樣的趨勢(shì)（向上8.2關(guān)于鄰近運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的要求應(yīng)確定被測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不受鄰近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的影響，如果在進(jìn)行該功率特性測(cè)試期間，有鄰近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行，則其尾流應(yīng)按本附錄規(guī)定來確定和計(jì)算。如果鄰近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在測(cè)被測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與鄰近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最小距離應(yīng)為鄰近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組或被測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組2倍風(fēng)輪直徑中的較大值。應(yīng)按圖1和第6.4節(jié)排除鄰近運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組尾流影響的扇區(qū)。需要考慮的尺寸是實(shí)際距離Ln和鄰近運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪直徑Dn。扇區(qū)的中心線應(yīng)為從鄰近運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組到測(cè)風(fēng)8.3關(guān)于障礙物要求距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組合理距離的測(cè)量扇區(qū)內(nèi)不應(yīng)存在任何大型障礙物（如建筑物、樹、停止運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組）。只有小型建筑物、與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行相連的裝置或測(cè)試設(shè)備采用障礙物模型來預(yù)測(cè)障礙物對(duì)被測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂高度處的影響。在測(cè)量扇區(qū)內(nèi)引起風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂高度處氣流變化1%或以上的障礙物應(yīng)視為大型障礙物。該準(zhǔn)則應(yīng)用于評(píng)估氣流對(duì)風(fēng)力發(fā)電GB/TXXXX—XXXX/IEC61400-12相對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔基的最大障礙物高度參考圖1和第6.4節(jié)，含有大型障礙物的扇區(qū)應(yīng)排除。要考慮的尺寸是實(shí)際距離和障礙物的等效風(fēng)De=·························································De——等效風(fēng)輪直徑；lw——障礙物寬度。任意方向上的長度超過50m的障礙物分成多個(gè)不超過50m的子障礙物。這些子障礙物可相互重疊。8.4剔除扇區(qū)的計(jì)算上述受影響扇區(qū)上邊界和下邊界各加1倍的絕對(duì)風(fēng)向不確定度（即機(jī)艙偏航位置和相對(duì)風(fēng)向測(cè)量的合成例如一個(gè)運(yùn)行的鄰近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組位于被測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正東部（90°),4倍于鄰近風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)該注意，在復(fù)雜地形情況下，所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組感受的氣流可能不是來自同一8.5測(cè)量扇區(qū)自我一致性核查步驟根據(jù)IEC61400-12-2的要求，鄰近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組距被測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組距離最小為2倍風(fēng)輪直徑。該機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)也可能有效。為避免扇區(qū)受到距離很近的障礙物、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組或風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所處地形坡度引起的附加垂直風(fēng)速分量影響，一個(gè)合適機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)失去代表性的扇區(qū)應(yīng)按下述自核查方法予以評(píng)a)首先按GB/T18451.2-2012對(duì)一個(gè)扇區(qū)的初始機(jī)艙功率曲線進(jìn)行評(píng)）；b)根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行期間每10min測(cè)得的對(duì)于定槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，測(cè)試功率應(yīng)在風(fēng)速按逆功率曲線評(píng)估之前標(biāo)準(zhǔn)化到參考空氣密度。d)如果通過機(jī)艙風(fēng)速計(jì)和機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)確定的風(fēng)速可作為被測(cè)機(jī)組的代表值，則相應(yīng)扇區(qū)鑒別。這些扇區(qū)應(yīng)該從最終功率曲線測(cè)試中排除。在確定排除某些扇區(qū)時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)區(qū)間平均允許范圍可拓展至0.97-1.03，前提是不這樣做的話在所選的測(cè)量扇區(qū)中就e)如果逆機(jī)艙功率曲線的扇區(qū)沒當(dāng)視為適合進(jìn)行功率曲線試驗(yàn)的扇區(qū)。（該偏差被定義為統(tǒng)計(jì)不確定度，標(biāo)準(zhǔn)差和數(shù)據(jù)點(diǎn)的f)逆機(jī)艙功率曲線應(yīng)該按確定的測(cè)量扇區(qū)再次評(píng)估，扇區(qū)自我一致性核查應(yīng)按再次評(píng)估的機(jī)艙GB/TXXXX—XXXX/IEC61400-12功率曲線和自我一致性核查需要再次重復(fù)。這一步驟一直進(jìn)行到收斂。（通常，這一步驟在圖中，藍(lán)色柱代表Vp與Vfree之比的統(tǒng)計(jì)不確定度。陰影部分是指因受鄰近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組尾流影響而按第6章進(jìn)行功率曲線試驗(yàn)時(shí)應(yīng)排除的扇區(qū)。在鄰近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組方向（用綠色三角表示）上，Vp相對(duì)于不需要進(jìn)行場(chǎng)地標(biāo)定的測(cè)試（定義為“平坦地形”的情況下），須遵守下列準(zhǔn)則（詳情見圖4及測(cè)試場(chǎng)地地形與平面僅有微小差異，該平面經(jīng)過風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架基礎(chǔ)和測(cè)試扇應(yīng)使用網(wǎng)格分辨率為30米或更精細(xì)的地形數(shù)字模型對(duì)地形進(jìn)行地形偏離平面的最大偏差b.與扇區(qū)地形最吻合、并通過塔架基礎(chǔ)平面的最大傾角，示例請(qǐng)參見圖5。d.此外，還建議檢查該扇區(qū)邊界以外是否存在明顯的地形變化。如果存在明顯的地形變化，考慮進(jìn)行功率特性測(cè)GB/TXXXX—XXXX/IEC61400-12注：此圖僅顯示了一個(gè)方向。在計(jì)算最佳擬合平面時(shí)，應(yīng)考慮測(cè)量扇區(qū)內(nèi)的所有方向，然后通過上面所示所有方10.1概述因?yàn)楫?dāng)?shù)氐匦慰赡軙?huì)影響機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)為了評(píng)估機(jī)艙風(fēng)速傳遞函數(shù)中地形相關(guān)的不確定度分量，陡峭指數(shù)RIX應(yīng)在可用扇區(qū)每10°內(nèi)進(jìn)Δzi=···············Δzi=···············c)每兩個(gè)相鄰高程點(diǎn)上的高度絕對(duì)偏差：(zi-zi-1)式中，zi和zi-1是鄰近高程點(diǎn)的高度，要把20倍輪轂高度為半徑范圍內(nèi)的所有高程點(diǎn)的高度偏差計(jì)d)10°扇區(qū)內(nèi)的陡峭指數(shù)