风电功率映射算法探究

通过风电场局地建模，将数值天气预报数据进行降维处理，将NWP网格数据转化为风机轮毂高度的风速和风向数据，此时，可对应风电机组的功率曲线，得到最终的风电功率预测值。风电机组的功率曲线是描述风速与风电机组功率输出关系的曲线。功率曲线的横坐标是风速，纵坐标是功率。功率曲线是反映风电机组输出性能好坏的最主要的曲线之一。风电机组生产厂家一般会提供给用户两条功率曲线，一条是理论 （设计）功率曲线，另一条是实测功率曲线，通常是由公正的第三方即风电测试机构测得的。功率曲线形状受很多因素的影响，例如不同的功率调节方式，功率曲线形状不同；不同的空气密度，功率曲线形状也不同。图2-7是某型号风电机组的理论功率曲线和实测功率曲线。

图2-7　某风电机组功率曲线

从图2-7中可以看出，实测功率曲线和厂家提供的功率曲线基本一致，但并不完全重合，这就说明有必要建立风电机组和风电场的实际运行功率曲线，以期得到较为准确的功率预测。

根据实测数据建立功率曲线的方法很多，这里介绍一种根据测风塔数据建立功率曲线的方法。这种功率曲线不同于图2-7所示曲线，增加了风向与功率的对应。这是因为，即使在测风塔同样大小的风速，如果风向不同，由于地面粗糙度、地形等的影响，到达某一风电机组处的风速是不同的。所以，建立功率曲线时应考虑风速、风向的影响。(www.xing528.com)

此时的功率曲线为矩阵形式，其中以风速为行、风向为列，某个确定的风速风向对应着风电机组的发电功率。风速根据IEC61400—12的规定，每0.5m／s为一个区间，例如：0～0.5m／s，0.5～1m／s等；风向则按16方位图划分，将以度数表示的风向划分为16个方位，即北东北 （NNE）、东北（NE）、东东北 （ENE）、东 （E）、东东南 （ESE）、东南（SE）、南东南 （SSE）、 南 （S）、 南西　南 （SSW）、 西南 （SW）、 西西南 （WSW）、 西（W）、西西北（WNW）、西北（NW）、北西北 （NNW）、北 （N）。表2-2是某风电机组功率曲线的部分矩阵数据。

表2-2　某风电机组功率曲线矩阵（部分）　单位：kW

矩阵中的数据表示功率，是由风速区间和风向区间内所有功率值平均得到的。例如，该矩阵中的第一个功率值为612.06kW，是由风速区间在3～3.5m／s，风向区间在NNE的所有功率值平均得到的。在矩阵中，存在空缺值，遇到空缺的情况，当风速在额定风速以下时，就使用线性插值法进行补缺。例如，在E 风向、4～4.5m／s 的风速区间内，功率值是空缺的，因此，可填充值为 （534.06+2286.43）／2=1410.25。表中数据根据实测得到，但由于影响功率曲线的因素较多，因此可每隔一段时间，比如一年，重测功率曲线，确保曲线的准确性，从而保证风电功率预测的精度。