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风电场发电量后评估的指标评估方法

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：孙宝君

[导读] 摘要：经过这几年风能的开发与发展，我国风电场的总装机规模在2010 年已达到全世界第一，但风电的迅猛发展无疑带来了巨大的机遇，但同时也带来了巨大的挑战，已建风电场实际运行效益与设计效益存在较大的差异，如何减少差异成为影响风电场效益的重要因素，因此迫切要求对已建风电场进行后评估，开展基于风能资源的风电场后评估能从多种可见因素中寻找差异的因素，减少风电场设计阶段可能出现的可避免因素，缩短设计效益与运行

        (黑龙江省华富电力投资有限公司哈尔滨分公司黑龙江省哈尔滨市 150000)
        摘要：经过这几年风能的开发与发展，我国风电场的总装机规模在2010 年已达到全世界第一，但风电的迅猛发展无疑带来了巨大的机遇，但同时也带来了巨大的挑战，已建风电场实际运行效益与设计效益存在较大的差异，如何减少差异成为影响风电场效益的重要因素，因此迫切要求对已建风电场进行后评估，开展基于风能资源的风电场后评估能从多种可见因素中寻找差异的因素，减少风电场设计阶段可能出现的可避免因素，缩短设计效益与运行效益之间的差异，尽量提高风电场的效益。
        关键词：风电场发电量后评估；指标评估方法；
        风力发电机组的发电量指标是体现风电场运营的重要指标之一。对风电场项目后评价应集中于发电指标评价，由于发电量与风能资源联系紧密，而风能是随机变化、无法预估的，对发电量指标的评估有一定难度。
        一、研究现状
        国内将风电场风能资源评估和规划、可行性研究等前期工作逐步规范，并根据一系列前期技术规定，规范了风电开发的前期管理。但整个中国风电产业仍面临缺乏有效的机组检测认证、运行评估、安全鉴定与后评估等一系列问题，并在一定程度上构成了风电发展的瓶颈。近年来，我国加大了对风力发电的投资力度，而风能资源评价和发电量的估算作为风电项目可行性研究阶段的重要工作，直接关系到风电场建成后的实际发电量和经济效益，因此引起了更多研究学者的关注。目前我国风力发电场对风资源评估和发电量估算的研究遵循等有关的规范制定可行性报告。设计发电量的获取则采用当地风速频率曲线和机组的功率曲线获得，通过这种方法计算求得的只是理论计算值，还应根据实际情况对其做出相应的折减。这样对风况的描述与实际风资源的符合程度越高，折减指标给定得越准确，得到的值才能越接近实际发电量。因此只有尽可能详细的了解和分析风况和工况，才能使风资源和风力发电机的配合达到最佳状态，使发电量得到提高。对于建设项目的后评估工作，一般都是针对项目的整体经济性的后评估，而单纯针对某些技术指标的后评估则很少进行。对风电场风能资源与发电量设计后评估研究，国家没有制定专门的后评估规范，国内对风资源后评估的研究很少，一些研究过程与结果由于数据保密原因而未公布，因此供大家探讨和分析的方法就比较少。但是后评估作为对前评估的评估，为风电场扩容或建立新的风电场提供较为准确的设计依据，其重要性是不容忽视的，国家发展改革委员会已表示要加大力度对风电场进行后评估研究，我国关于风电场风能资源与发电量设计后评估研究将日趋完善。后评估位于项目周期的末端，它又可视为另一个新项目周期的开端。后评估的作用主要表现在其反馈功能上，它一方面总结了项目全过程中的经验教训，而对于在建和新建项目又起着指导作用。项目后评估工作不仅对于指导新项目立项、调整在建项目计划、完善己建项目等方面可以起到重要的作用，而且对项目决策、政策制定、机构改革等高层次管理的改进和提高都将产生重大的影响。
        二、风电场发电量后评估的指标评估方法
        1.评估研究。后评估工作主要是依托于“风电场风能资源与发电量设计后评
        估研究”项目。项目中主要的评估对象为风电场的风能资源以及风电场的发电量。对风电场风能资源和发电量进行评估，风电场风能资源的好坏最终影响的是风电场的发电量，所以对风电场风能资源的后评估也可以看做是对风电场发电量的后评估的一个组成部分。在风电场从设计到实际运行的整个过程中，可能导致风电场最终的发电量与设计阶段偏差的地方主要有(1)风电场设计阶段所用的代表年风况与实际运行期间的实测风况之间的差别；(2)使用不同原理的风电场设计软件造成的设计发电量最终结果的不同；(3)风电场的实际运行状况对风电场发电量造成的影响。

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由于条件的限制，无法使用多种风电场设计软件，对本论文中所涉及的风电场，由于地形起伏较小，但没有条件使用多种软件同时进行计算，对多种软件的计算结果进行对比，因此在本文中主要的后评估重点放在风况与最终发电量上。主要进行两方面的工作：(1)针对此风电场在建立前后风能资源情况，对风电场的风能资源进行后评估：(2)针对风电场设计时估算的发电量以及风电场运行期间的发电量，对风电场的发电量作出后评估。最后综合两种因素对风电场给出后评估结论。
        2.数据处理。所用到的风电场的相关资料主要包含两个方面：风资源数据和风电场运行阶段数据，风资源数据由测风仪器长期自动测量而得，但由于机械故障或其他原因，往往可能出现数据缺损或者数据不合理的情况；风电场运行阶段数据主要包含风电场各台风力发电机组故障的发生时间、故障持续时间、故障原因、风电场发电量、风电场上网电量等信息，由人工记录得来，可能由于人为的原因导致数据的杂乱以及错误。对风电场的后评估工作是建立在数据的基础之上，如果数据中存在着大量的错误，将会直接影响到后评估的准确性，从而使得后评估失去了意义。数据前期处理的意义就在于将原始数据中不合理的数据去掉，把杂乱的信息整理，把缺损的数据补全，使得最后得到的数据尽可能的反映真实的情况，让后评估能够最大程度上的反应风电场的真实情况，这样能够查漏补缺，发挥后评估作用。对风资源数据的前期处理主要包括对数据的验证、并计算评估风能资源所需要的参数，数据验证是检查风场测风获得的原始数据，对其完整性和合理性进行判断，检验出不合理的数据和缺测的数据，经过相关方法的处理，整理出至少连续一年完整的风场逐小时测风数据。对测风数据的检验一般分为以下几个方面：(1)数据检验。数据检验包含完整性检验和合理性检验，其中完整性检验主要检验的是数据数量应等于预期记录的数据数量以及数据的时间顺序应符合预期的开始、中间应连续：(2)合理性检验主要检验数据的范围以及相关性，主要工作是检验后列出所有不合理的数据和缺测的数据及其发生的时间；(3)对不合理数据再次进行判别，挑选出符合实际情况的有效数据，回归原始数据组，最后将备用的或可供参考的传感器同期记录数据，经过分析处理，替换已确认为无效的数据或填补缺测的数据。
        3.后评估结构。要进行后评估工作，首先要确定后评估的结构，在此基础上才能明确在后评估中所需要评估的具体项目。根据风电场的实际情况，并结合项目要求，将运行评估再细分到各个运行指标。统计每个月中每天同时间点的风速及风功率密度，对风力发电机组运行状况进行评估，可以了解风力发电机组的实际运行水平，例如机组的可用率、实际发电量等，以期对可研阶段的发电量估算提供较为真实可靠的依据。要计算各台机组的等效满发小时数需要知道每台风力发电机组的年发电量，并且最好能有与风况数据同期的发电量数据，该风电场生产技术部电量统计表与风况数据同期，但其中仅有对整个风电场一期发电量的统计，而没有对各台机组的统计，无法计算每台机组的等效满发小时数及容量系数。因此，在计算各机组等效满发小时数时使用风电场监控系统中的监测数据。在风况评估中，将风电场实际运行期间的测风数据与风电场设计时所订代表年风况进行了全面的对比，验证了代表年风况的代表性。在运行评估中，采用了风电场的多项数据，全面的评价了风电场的实际运行状况。
        风力发电的快速发展，给从事风电行业的人员带来了无限机遇，但由于风能资源不易预测的特性，也给我们带来了巨大的挑战。为了更好地利用风能资源，风力发电场在建设之前都要进行预可行性研究和可行性研究并形成报告，报告的核心内容之一就是风能资源的评估和年发电量的预测。基于后评估的风力发电场设计发电量优化研究是解决上述问题的重要途径之一。
        参考文献：
        1.张成，吴达成，邹天宇．风电场运行状况后评估活动设计．风力发电，2017，(12)：50-52．
        2.徐孝纯．关于我国发展风电的现状和预测．北京纺织，2018，26(6)：3-6．
        3.孙福全，刘彦．项目后评估及其实施．中国科技论坛，2018，(4)：33--37．