2.5小結(jié)
功率曲線的測(cè)試不確定度會(huì)對(duì)功率曲線測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。
但合理的場(chǎng)址選擇、有效的設(shè)備檢定、嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試過程，可以將測(cè)試的不確定度控制在較低的水平。
3.場(chǎng)址環(huán)境條件對(duì)功率曲線的影響
影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率曲線的環(huán)境條件參數(shù)主要有空氣密度、湍流度、風(fēng)剪切、入流角以及偏航角等因素。本節(jié)將以某2MW風(fēng)電機(jī)組為例，進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，以分析各因素對(duì)功率曲線的影響。
3.1空氣密度
空氣密度的大小，直接影響風(fēng)的能量，因此空氣密度會(huì)對(duì)功率曲線帶來巨大的影響。同一機(jī)組，空氣密度分別為1.000kg/m3、1.225kg/m3和1.400kg/m3的功率曲線如圖2所示。
可見，不同空氣密度造成的功率曲線差異顯著，因此，在使用時(shí)通常會(huì)針對(duì)不同的空氣密度對(duì)功率曲線進(jìn)行修正，目前通常采用的修正方法基于能量守恒原理，即通過風(fēng)速三次方和密度的乘積不變來得到等效風(fēng)速，最后得到修正后的功率曲線。但經(jīng)過修正后的結(jié)果與機(jī)組真正在對(duì)應(yīng)空氣密度下運(yùn)行的結(jié)果還是存在一些差異。下面以標(biāo)準(zhǔn)空氣密度（1.225kg/m3）為基準(zhǔn)，使用修正方法和通過仿真直接計(jì)算得到的功率曲線進(jìn)行對(duì)比，表2給出不同空氣密度和場(chǎng)址年平均風(fēng)速（風(fēng)速分布為標(biāo)準(zhǔn)瑞利分布，下同）下，風(fēng)速修正和直接仿真計(jì)算得到的累計(jì)發(fā)電量和差異百分比。從表2可知，發(fā)電量有1%~2%的差異，這意味著如果進(jìn)行功率曲線測(cè)試的風(fēng)電場(chǎng)與擬建目標(biāo)風(fēng)電場(chǎng)環(huán)境條件不同，即便進(jìn)行了空氣密度修正，直接采用測(cè)試功率曲線進(jìn)行發(fā)電量估算仍可能帶來1%到2%的偏差。
3.2湍流度
湍流度反應(yīng)了風(fēng)速變化的劇烈程度，也意味著風(fēng)能波動(dòng)的大小。雖然目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有主動(dòng)控制功能，以使機(jī)組運(yùn)行在能盡可能最大吸收風(fēng)能的狀態(tài)，但是由于機(jī)組各個(gè)模塊的慣性，達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)總是需要一定的時(shí)間，因此湍流度的存在，給機(jī)組控制系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)，這也意味著不同大小的湍流度將會(huì)影響功率曲線。本文選取IEC標(biāo)準(zhǔn)3類湍流度等級(jí)A，B，C對(duì)應(yīng)的特征湍流強(qiáng)度0.16，0.14，0.12的環(huán)境條件為例，進(jìn)行了功率曲線計(jì)算，結(jié)果見圖3。從圖上可以看出，在低風(fēng)速段，湍流度高時(shí)功率反而相對(duì)較大。這是由于能量和風(fēng)速不是線性的關(guān)系，所以湍流度越大，同樣的平均風(fēng)速下風(fēng)的能量越大，這是導(dǎo)致低風(fēng)速下高湍流度功率偏大的原因。而到了相對(duì)高風(fēng)速，控制的影響開始起了主導(dǎo)作用，此時(shí)湍流度越大，功率越小。
同樣以場(chǎng)址年平均風(fēng)速分別為6m/s、7.5m/s時(shí)的累計(jì)發(fā)電量和差異百分比進(jìn)行對(duì)比分析，見表3。可以看出在6m/s年平均風(fēng)速下，高湍流度的結(jié)果相對(duì)更大；而到了7.5m/s時(shí)，該差異逐漸縮小。這和湍流度對(duì)高低風(fēng)速功率影響吻合。雖然湍流度的變化，會(huì)同時(shí)伴隨風(fēng)能變化和對(duì)機(jī)組控制的影響，且兩者對(duì)功率的影響恰好相反，這降低了湍流度對(duì)功率曲線的影響。但依然存在1%~2%的影響。特別的，當(dāng)機(jī)組控制能力相對(duì)較差或環(huán)境條件范圍擴(kuò)大時(shí)，該差異可能會(huì)進(jìn)一步顯著。
3.3其它環(huán)境條件
對(duì)于其它環(huán)境條件，雖然通常測(cè)試時(shí)無法很好的測(cè)得，如：風(fēng)剪切、入流角和偏航誤差，但這些環(huán)境條件又會(huì)對(duì)功率曲線帶來一定影響。
風(fēng)剪切表示風(fēng)速隨高度的變化規(guī)律，不同的風(fēng)剪切會(huì)使輪轂高度處的風(fēng)速代表的整個(gè)風(fēng)輪面的風(fēng)能不同，從而影響同樣輪轂高度風(fēng)速時(shí)的功率值。
入流角和偏航誤差分別表示風(fēng)向在水平和垂直方向是否正對(duì)風(fēng)輪平面，這個(gè)角度的偏差，同樣會(huì)影響風(fēng)輪平面內(nèi)的風(fēng)能。
本文在分析中選取該三個(gè)參數(shù)常見的參數(shù)范圍并進(jìn)行了計(jì)算分析，參數(shù)的具體值和結(jié)果詳見圖4和表4：
從上表中可以看出，在最極端的情況下，風(fēng)剪切、入流角和偏航誤差都能帶來較大影響，分別可達(dá)到：接近5%、超過10%、超過5%的發(fā)電量影響。
