NB∕T 10644-2021 风力发电机组激光测风设备应用导则(能源).pdf

ICS 29.120.01 CCS L 15 中华人民共和国能源行业标准NB/T 10644-2021 风力发电机组激光测风设备应用导则Application guidelines of laser wind measuring equipment for wind turbines 2021-04-26发布2021-10-26实施国家能源局发布NB/T 10644-2021 目次前言.II 1 范围.2 规范性引用文件3 术语和定义4 应用场景2 5 应用技术要求2附录A(资料性激光测风设备的探测方式4 参考文献.6 NB/T 10644-2021 目IJ吕本文件按照GB/T1.1-2020 标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电器工业协会提出。本文件由能源行业风电标准化技术委员会风电电器设备分技术委员会(NEAlTCl/SC 6)归口。本文件起草单位:远景能源有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、北京金风科创风电设备有限公司、上海电气风电集团股份有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、湘电风能有限公司、成都阜特科技股份有限公司、特变电工新疆新能源股份有限公司、中国电力科学研究院有限公司、国电联合动力技术有限公司、华锐风电科技(集团)股份有限公司、北京源清慧虹信息科技有限公司、浙江运达风吨股份有限公司、中国广核新能源控股有限公司、天津瑞源电气有限公司、上海中认尚科新能源技术有限公司、北京鉴衡认证中心有限公司、中国质量认证中心、许昌许继风电科技有限公司。本文件起草人:吕飞、刘鹏、侯主、郭晓明、梁家宁、陈潇、李宁、俞庆、赵一秋、苗强、王艳华、肖富华、付小林、宋晓萍、魏煌锋、袁凌、辛理夫、朱世龙、汪锋、戴晓亮、王鹏军、刘志、王永军、吴猛、余清清、王安庆、王瑞良、李松迪、吴磊、杜云涛、韩吴、徐秉俊、庄骏、迟冰、蔡继峰、赵玉、杨天时、徐继刚、刘伟鹏。本文件为首次发布。本文件在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心(北京市白广路二条一号，100761)。II NB/T 10644-2021 风力发电机组激光测风设备应用导则1 范围本文件规定了风力发电机组用波长在近红外波段的激先测风设备的应用场景和技术要求。本文件适用于安装在风力发电机组机舱上部、顶部、轮毅内、导流罩内及风力发电机组塔筒外基础平台上的机载式激光测风装置。其他安装位置的激光测风设备可参考本文件执行。2 规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3 术语和定义3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 下列术语和定义适用于本文件。激光测风设备lser wind measurl ing equipment 发射激光束并接收回波获取目标风速的装置。来源GB/T14950-2009, 4.150J 偏航误差yaw lI!isalignment 风轮轴线与风向在水平面上的偏差。来源GB/T18451.1-2012, 3.73J 尾流wake 风力发电机组的下风向，受叶轮前端边界层的影响，低于自由流速度且充满涡流的气流。来源GB/T16638.1- 2008, 3.4.47，有修改系统晌应时间system response time 激光测风设备测量风速并将结果输出到风力发电机组控制系统的时间。可利用率availability 在给定时间段内，激光测风设备测量有效数据的时间所占的比值。来源GB/Z35482-2017, 3.1.1 J 探测范围等效风轮扫掠面积比ratio of laser beam detection area to rotor swept area 激光测风设备光束探测的区域在风轮平面上的最大投影面积与风轮扫掠面积的比值。注:对4点及以上光束探测区域在风轮平面上的最大投影面积等效为光束点的外接圆面积。连续式激光!lj风设备continuous-wave laser wind measuring equipment 一种发射连续激光束，以实现探测光束方向大气流动速度为目的的雷达系统。NB/T 10644-2021 3.8 脉冲式激光测风设备pulse-modulated laser wind measuring equipment 一种发射断续激光束，以实现探测光束方向大气流动速度为目的的雷达系统。4 应用场景4.1 总贝IJ风力发电机组激光测风设备包括但不限定以下应用场景，如极端风况下机组保护、偏航误差校正、尾流控制、前馈控制等。通过使用激光测风设备对风力发电机组的优化控制，降低风力发电机组的载荷，减少风力发电机组的极限风况保护次数，提高风力发电机组的发电量。4.2 极端风况下机组保护激光测风设备测量风轮前方的来流极端风况信息，包括风速矢量、风向、测量距离等。风力发电机组系统依据风力发电机组的设计保护极限，提前触发风力发电机组的安全保护策略，降低风力发电机组的极限载荷，提升风力发电机组的运行安全。4.3 偏航误差校正激光测风设备测量风轮前方的来流风况信息，计算来流风向与风力发电机组中轴线的夹角，即风力发电机组的偏航误差角，并进行相应的偏航角校正，提高风力发电机组的发电量。偏航误差角可以通过激光测风设备在线测量进行实时校正，也可以离线采集数据，进行固定误差角校正。固定误差角校正方式需要定期(不超过12个月对偏航误差角进行计算更新。4.4 尾流控制通过激光测风设备测量临近风力发电机组的尾流信息，并做出相应的控制，优化风力发电机组及风电场的运行状态。4.5 前馈控制通过激光测风设备测量风轮前方的来流风况信息，采用基于风速的前馈控制策略，提高风力发电机组的发电量，降低风力发电机组的载荷。5 应用技术要求5.1 风速、风向测量范围和测量精度要求见表1。5.2 测量距离激光测风设备的测量距离指激光测量点到风轮平面的垂直距离，不同的测量距离表明了激光测风设备对来流风测量的远近能力不同，不同应用场景的要求见表1。5.3 系统响应时间不同应用场景对系统响应时间有不同的要求，对于前馈控制和极限风况下的机组保护两种场景，需要更短的响应时间。不同应用场景的要求见表1。2 NB/T 10644-2021 5.4 探测范围等效风轮扫掠面积比激光测风设备的探测范围通常小于叶轮扫风面积，探测范围等效风轮扫掠面积比代表对叶轮平面风信息的真实性还原比例。探测范围等效风轮扫掠面积比越高，还原度越高。针对不同应用场景对探测范围等效风轮扫掠面积比的要求见表l。5.5 测量数据可利用率恶劣自然环境(如雨、雪、雾、沙尘等会对激光测风设备的数据质量产生影响，从而影响其测量数据的可利用率。为了保证各种应用场景的基本性能，数据可利用率的要求见表1。5.6 采样频率激光测风设备的采样频率与响应时间要求密切相关，采样频率不应低于响应时间倒数的两倍，不同应用场景的要求见表I。5.7 数据采集量和测量周期要求见表10表1应用技术要求汇总序号性能指标极端风况下机组保护偏航误差校正尾流控制风力发电机组切入风力发电机组切入风力发电机组切入风速测量范围风速1.05倍设计极风速切出风速风速切出风速限风速风速测量精度:1:3%切出风速1.05倍设计极限风速2 :1:0.1 rn/s风力发电机组切入风速切出风速3 风向测量范围-600 +60。-450 +45。- 600 +600 4 风向测量精度:1:3。:1:1。:1:1。5 测量距离不小于切出风速流不小于导流罩前不小于风轮扫风直动4s的距离10m 径的1.5倍6 系统响应时间不大于1s 7 探测范围等效风轮大于30%大于80%扫掠面积比8 测量数据可利用率不小于90%不小于80%不小于80%9 采样频率不小于2Hz不小于1Hz 不小于2Hz覆盖从切入风速到10 数据采集量风力发电机组85%额定功率输出时风速的1.5倍的风速每个数据组中至少含有30min的采样数11 测量周期实时据值，并且全部测试实时周期中包括风力发电机组在风速范围内正常运行至少180h 12 探测方式图A.1图A.4、图A.6图A.1图A.6图A.1图A.4、图A.6前馈控制风力发电机组切入风速切出风速-600 +600 士10 不小于切出风速流动3s的距离不大于1s 大于30%不小于90%不小于2Hz实时图A.1图A.4、图A.63 NB/T 1 0644-2021 A.1 A.2 概述附录A(资料性)激光识IJ风设备的探测l方式本附录提供了激光测风设备的探测方式，对于不同类型的激光测风设备，至少有以下一种探测方式。激光!IJ风设备的探测方式A.2.1 连续式激光测风设备的探测方式连续式激光测风设备的探测方式主要有以下几种:a) 2光束定距离扫描(图A.l)，两点测量，两点与光源的连线呈固定夹角，测量距离固定。b) 4光束定距离扫描(图A.2)，四点测量，四点与光源的连线呈固定夹角，测量距离固定。c) 多光束圆环扫描(图A.3)，多光束圆环测量，光束与光源的连线呈圆锥状，圆锥角和测量距离可调0d) 多光束平面扫描(图A.4)，多光束在圆平面内扫描，可以是均匀的扫描，也可以是呈不规则图案的扫描，测量距离可调。z(m) 图A.1z(m) 图A.32光束定距离扫描吃、 、F、飞/ .- 多光束圆环扫描z(m) 图A.2z(m) 图A.4二亨、4光束定距离扫描气、/ l飞飞、岛、二、宁、飞、/、-多光束平面扫描A.2.2 脉冲式激光泪IJ风设备的探测方式脉冲式激光测风设备的探测方式主要有以下几种:a) 2光束多距离脉冲扫描(图A.5)，两点测量，两点与光源的连线呈固定夹角，测量距离是连线4 NB/T 1 0644-2021 上的多个位置点。b) 4光束多距离脉冲扫描(图A.6)，四点测量，四点与光源的连线呈固定夹角，测量距离是连线上的多个位置点。协川z(m) :(111) 图A.52光束多距离脉冲扫描图A.64光束多距离脉冲扫描注:图A.l图A.6中虚线圈代表风轮扫风范围，中心三角形代表激光测风设备的相对安装位置，线束代表激光测风设备发出的激光光束指向，圆点代表激光测风设备探测位置点。5 NB/T 10644-2021 6 参考文献 1 J GB/T 14950-2009 摄影测量与遥感术语2J GB/T 16638.1-2008 空气动力学概念、量和符号第1部分:空气动力学常用术语3J GB/T 18451.1-2012风力发电机组设计要求4J GB/Z 35482-2017风力发电机组时间可利用率F创C创|寸寸CCFh臼Z中华人民共和国能源行业标准风力发电机组激光测风设备应用导则NB/T 10644-2021 * 中国电力出版社出版、印刷、发行(北京市东城区北京站西街19号100005 http:/) * 2021年12月北京第一次印刷16开本0.5印张20千字2021年12月第一版880毫米X1230毫米* 定价15.00元版权专有侵权必究本书如有印装质量问题，我社营销中心负责退换统一书号155198 3251 155198.3251 后叔威的电力标准信息后准确.为您提供援及时.