优化风电场经济性的功率特性测量

功率特性测量的目的主要是为了经济性，因为功率特性决定了风电场的整体经济性。因此，功率性能测量是风力机制造商和风电场开发商之间合同事务的一部分。

在进行功率特性测量时，平坦、不复杂地形的测量，其不确定度最小。在大多数功率性能测量规程中，如IEC、丹麦能源协会和MEASNET，对地形的要求构成了所谓的“理想场址”。图11-1给出了IEC 61400-12对“理想场址”地形的要求。对于这种场址，不需要进行场址校验。如果这些条件不能满足，就应进行场址校验，即使是对平坦地形也要进行场址校验，以减少风速测量的不确定度。由于场址的随机效应，这种不确定度为2%～3%，如小的地形变化，一定距离的风力机尾迹效应，树、房屋这样的障碍物，植被变化引起的粗糙度变化，一定测量期的气候变化。

图11-1 IEC 61400-12对“理想场址”地形的要求（顶视图）

图11-2给出了IEC 61400-12对测风塔距离与最大允许测量扇区的要求。图11-3给出了IEC 61400-12对由于相邻运行风力机及大量障碍物造成的特殊扇区之外的要求。

图11-3 IEC 61400-12对由于相邻运行风力机及大量障碍物 造成的特殊扇区之外的要求(www.xing528.com)

功率性能测量中的测量风速定义成水平风速，这意味着垂直方向的湍流分量并没有加以考虑。对于在复杂地形的情况下的倾斜流动，只考虑了它的平均水平分量。这个测量风速的定义，保证了在平坦地形和复杂地形下通过功率曲线测量计算的年发电量具有合理程度的一致性。如果采用风速矢量定义（包括风速的垂直分量），复杂地形倾斜流动测量的年出力自然较低。

测量中要求使用风杯式风速传感器，它为平均风速测量提供了很高的精度。为了保证测量的不确定度较小，传感器的一些特性是十分重要的：余弦角特性、低的时间常数、较低的最大过速水平以及轴承的小摩擦。

风速、风向、空气温度、气压、风力机的有功功率以及风力机的状态总是要被测量的。功率性能要根据特定的空气密度进行标准化处理，在丹麦这个空气密度为1.225kg/m³。对于较高的海拔，这个特定的空气密度基于当地的平均空气密度。

此外，对于其他目的，测量降水量、大气稳定性、风切变以及风力机的其他参数（转速、桨距角）是有利的，可以决定在这些参数变量下更多的性能特性。

测量时间必须足够长，以保证涵盖前面所述的如稳定性变化这样的大气条件。

应严格遵守功率性能测量规程，并应特别关注不确定度的计算。测量过程中对不确定度造成影响的各个因素应尽可能减小，特别是风速的测量。