Q GDW 11629-2016 风电场风能资源监测技术规范.pdf

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1、 风电场风 能资源监 测技术规 范 Technical specification for wind energy resource monitoring in wind farms 2017 - 07 -31 发布 2017 - 07 - 31 实施 国家电网公司 发 布 ICS 29.240 Q/GDW 国 家 电 网 公 司 企 业 标 准 Q/GDW 11629 2016 Q/GDW 11629 2016 I 目 次 前 言 II 1 范围 1 2 规 范性 引用 文件 1 3 术 语和 定义 1 4 测 风塔 要求 2 5 传 感器 要求 3 6 监 测参 数 3 7 数 据上 报与

2、 评估 5 附录A （规 范性 附录 ） 数据上 报格 式要 求 7 编制说 明 . 8 Q/GDW 11629 2016 II 前 言 为规范 风电 场风 能资 源监 测设备 的建 设与 管理 ，制 定本标 准。 本标准 由国 家电 网公 司国家 电力 调度 控制 中心 提出 并解释 。 本标准 由国 家电 网公 司科 技部归 口。 本标准 起草 单位 ： 中 国电 力科学 研究 院、 国网 吉林 省电力 公司 、 国 网新 疆电 力公司 、 国 网冀 北电 力 有限 公 司、 国网 青海 省电 力公司 。 本标准 主要 起草 人： 王勃 、 和青、 冯双 磊、 梁 志峰 、 胡 菊、 刘纯

3、、 唐勇、 孙 勇、 丘 刚、 孙 荣富、 徐 有蕊 、 王 铮 、 雷 震、 车建 峰、 靳双 龙 、 王 姝、 赵艳 青、 杨红 英 、 姜 文玲 、 张 菲、 宋宗 朋 、 马 振强 、 滑 申 冰 本标准 首次 发布 。 本标准 在执 行过 程中 的意 见或建 议反 馈至 国家 电网 公司科 技部 。 Q/GDW 11629 2016 1 风 电场风 能资源监 测技术 规 范 1 范围 本标准 规定 了风 电场 风能 资源监 测的 相关 技术 要求 ， 主要包 括测 风塔 要求 、 传 感 器要求 、 监 测参 数、 数据上 报与 评估 。 本标准 适用 于内 陆风 电场 风能资 源监

4、 测设 备的 建设 和调控 机构 对 风 电场 风能 资源监 测的 管理 ， 沿 海 和海上 风电 场风 能资 源监 测设备 的建 设和 管理 可参 照执行 。 2 规范性 引用 文件 下列文 件对 于本 文件 的应 用是必 不可 少的 。 凡 是注 日 期的引 用文 件， 仅注 日期 的 版本适 用于 本文 件。 凡是不 注日 期的 引用 文件 ，其最 新版 本（ 包括 所有 的修改 单） 适用 于本 文件 。 DL/T 5154 2012 架空 输 电线路 杆塔 结构 设计 技术 规定 3 术语和 定义 下列术 语和 定义 适用 于本 文件。 3.1 风速wind speed 空气微 团的

5、 移动 速度 。根 据测量 时距 的长 短， 包括 瞬时风 速、 平均 风速 、最 大风速 、极 大风 速 等 。 3.2 风向 wind direction 风的来 向。 把 圆周 分成360 度，用 角度表 示风 向，其 中 北风(N) 是0 度(即360 度) ，东风(E) 是90 度， 南风(S) 是180 度 ，西 风(W) 是270 度。 3.3 瞬时风速instantaneous wind speed 空气微 团的 瞬时 移动 速度 。 3.4 平均风速average wind speed 给定时 段内 瞬时 风速 的平 均值。 3.5 主导风向 predominant wind

6、 出现频 率最 高的 风向 为主 导风向 。 Q/GDW 11629 2016 2 3.6 轮毂高度hub height 从塔架 处地 面到 风电 机组 风轮扫 掠面 中心 的高 度。 3.7 平坦地形 flat terrain 风电场 场址 周围3km 5km 范围内 ，地 势高 差均 小于60m ，且 在3km 5km 范 围内 最大坡 度不 超过3%。 3.8 低洼地形 low-lying terrain 风电场 周围 均是 较高 的地 势，形 成的 封闭 或半 封闭 地形， 如山 谷、 盆地 、隘 口、河 谷等 。 3.9 隆升地形 upliftterrain 风电场 较周 围地 区较

7、 高的 地形， 如山 脊、 山丘 、山 崖等。 3.10 标定 calibration 使用标 准的 计量 仪器 或方 法对所 使用 仪器 的准 确度 （精度 ）进 行检 测或 校准 ，使其 符合 标准 。 3.11 数据合理 范围 data reasonable range 全国 气 候条 件下 有记 录的 气象要 素极值 范围 。 4 测风塔 要求 4.1 测风塔 数量 4.1.1 测风塔 数量 的确 定应 综合 考虑风 场地 形条 件、 气候 特征、 占地 面积 、装 机容 量等因 素。 4.1.2 装机容 量小 于100MW 且覆 盖范围 小 于20km ， 应至 少配 置 1 座 测

8、风 塔， 地形 复杂地 区可 考虑 安 装多台 测风 塔。 4.2 测风塔 选址 4.2.1 风电场 测风 塔附 近应 无高 大建筑 物、 树木 等障 碍物 ，与单 个障 碍物 的距 离应 大于障 碍物 高度 的 3 倍， 与成 排障 碍物 的距 离应大 于障 碍物 最大 高度 的10 倍。 4.2.2 平坦地 形风 电场 的测 风塔 应安装 在风 电场 外1km 5km 范 围内 ，宜 在主 导风 向 上风向 。 4.2.3 隆升地 形风 电场 的测 风塔 应安装 在山 脊， 且不 受山 体影响 的位 置。 4.2.4 低洼地 型风 电场 的测 风塔 应安装 于盛 行风 向的 上风 口，且

9、地质 条件 较好 的位 置。 4.3 测风塔 塔架 质量 及安 全 4.3.1 测风塔 塔架 结构 应能 承受 当地 30 年 一遇 大风 的风 载 冲击。 4.3.2 覆冰多 发区 的塔 架结 构强 度应考 虑覆 冰的 影响 ， 可 参照 DL/T 5154-2012 的 规 定执行 。 4.3.3 测风塔 塔架 需安 装有 独立 引下线 的防 雷击 接地 装置 ，接地 电阻 宜小 于4 。 Q/GDW 11629 2016 3 4.3.4 测风装 置与 传感 器位 置应 在避雷 装置 的防 护范 围内 。 5 传感器 要求 5.1 传感器 位置 5.1.1 测风塔 应 在10m 、30m

10、、50m 和轮 毂高 度处 分别 安装 风速、 风向 传感 器，10m 处安装 温度 、湿 度 和气压 传感 器。 5.1.2 风速、 风向 传感 器应 固定 在离开 塔身 的牢 固横 梁处 ，与塔 身距 离为 桁架 式结 构测风 塔直 径 的 3 倍以上 、圆 管型 结构 测风 塔直径 的 6 倍以 上， 迎主 风向安 装并 进行 水平 校正 。 5.2 仪器精 度 5.2.1 风速传 感器 的启 动风 速不 大于 0.5m/s ， 测量 范围 0 m/s60m/s ；误 差 允 许范 围 (0.3+0.03V) m/s， 其中V 为 实际 风速 。 5.2.2 风向传 感器 启动 风速 与

11、风 速传感 器保 持一 致， 测量 范围 0 360 ， 误差 范 围2.5。 5.2.3 温度传 感器 测量 范围-40 60 ，误 差范 围0.2 。 5.2.4 气压传 感器 测量 范 围 500 hPa1100hPa ， 误差 范围 3hPa； 相对 湿度 传感 器测 量范 围 0100% ， 误差范 围2%。 5.2.5 数据采 集器 应具 备数 据采 集、计 算和 记录 功能 。 5.3 仪器鉴 定 5.3.1 风能资 源监 测仪 器在 安装 之前， 应提 供经 国家 授权 的专业 检测 机构 鉴定 满足 精度要 求的 证明 材 料。 5.3.2 机舱风 速计 、风 向传 感器 的

12、鉴定 由风 机厂 家负 责鉴 定并向 调度 机构 提供 相关 证明材 料。 5.4 仪器标 定 5.4.1 风电场 所有 数据 监测 传感 器 应当 每 12 个月 进 行一 次 标定，并 出 具相 关证 明材 料 。 5.4.2 风杯式 风速 计标 定时 应考 虑风电 场所 在地 气压 和温 度引起 的空 气密 度变 化的 影响。 5.4.3 测风塔 和机 舱 风 向传 感器 应进行 磁极 标定 。 5.4.4 机舱风 速计 的标 定由 风机 厂家定 期执 行， 并提 供相 关证明 材料 ，宜 安装 双传 感器 。 5.5 数据采 集装 置 5.5.1 应具有 本标 准所 有测 量要 素的采

13、 集、 计算 和记 录的 功能。 5.5.2 应具有 远程 传输 数据 和现 场下载 数据 的功 能。 5.5.3 应能完 整地 保存 不低 于 3 个月采 集的 数据 量。 5.5.4 应具备 定时 自动 校时 功能 ，时钟 误差 不超 过 30 秒/ 月。 5.5.5 应能在 现场 工作 环境 下连 续可靠 运行 。 5.5.6 数据采 集完 整率 不低 于 99% 。 6 监测参 数 6.1 测风塔 监测 数据 6.1.1 平均风 速 Q/GDW 11629 2016 4 每秒采 样1 次， 自动 计算 和 记录每5min 的算 术平 均风 速，单 位为 米每 秒（m/s ） 。 6.1

14、.2 平均风 向 每秒采 样1 次， 自动 计算 和 记录每5min 的平 均风 向， 单位为 度（ ） 。 6.1.3 风速标 准偏 差 以5min 为时 段 ， 每 秒采 集 和记录 瞬时 风速 ， 自动 计 算和记 录每5min 的风 速标 准偏差， 单位 为米 每秒 （m/s ）。 6.1.4 气温 每10s采样1次 ，在 每分钟 采样的6 个样 本中去 掉异常 值、1个 最大 值和1个 最小 值，余 下样本 的算 术 平均为 该分钟 的瞬 时值， 若余下 样本数 为0， 则本 次 瞬时值 缺测。 以瞬 时值为 样本， 自动计 算和 记录每 5min 的 算术 平均 值， 单位 为 摄

15、氏 度（ ） 。 6.1.5 相对 湿度 每10s采样1次 ，在 每分钟 采样的6 个样 本中去 掉异常 值、1个 最大 值和1个 最小 值，余 下样本 的算 术 平均为 该分钟 的瞬 时值， 若余下 样本数 为0， 则本 次 瞬时值 缺测。 以瞬 时值为 样本， 自动计 算和 记录每 5min 的 算术 平均 值， 无量 纲值， 可 用 百分 数表 示。 6.1.6 气压 每10s采样1次 ，在 每分钟 采样的6 个样 本中去 掉异常 值、1个 最大 值和1个 最小 值，余 下样本 的算 术 平均为 该分钟 的瞬 时值， 若余下 样本数 为0， 则本 次 瞬时值 缺测。 以瞬 时值为 样本，

16、 自动计 算和 记录每 5min 的 算术 平均 值， 单位 为 百帕 （hPa ） 。 6.2 机舱风 速监 测 6.2.1 风电场 应利 用样 板风 机对 风速和 风向 进行 风速 监测 。 6.2.2 样板风 机的 风速 每秒 采 样1 次， 自动 计算 和记 录每 5min 的 算术 平均 风速， 单位 为米每 秒 （m/s ） 。 6.2.3 样板风 机的 风向 每秒 采 样1 次， 自动 计算 和记 录每5min 的 平均 风向 ，单 位为 度（ ）。 6.3 质量控 制 6.3.1 基本要 求 6.3.1.1 风 能资 源监 测数 据应 满 足可 用性 要求 。 6.3.1.2

17、数 据可 用指 应在 合理范 围之 内， 不应 出现 连续不 变或 跃变 的情 景， 各层风 速或 风速 与风 电 场 的 功率等 数据 具有 较好 的一 致性。 6.3.1.3 当 出现 设备 损坏 或数据 不可 用时 ，应 在2 周内完 成仪 器重 新标 定或 整改。 6.3.2 合理范 围 6.3.2.1 风速 的合 理范 围 为 0 m/s 60m/s ， 小时 平均风 速的 合理 范围 为0 m/s 40m/s 。 6.3.2.2 风向 的合 理范 围为 0 360。 6.3.2.3 气压 的变 化范 围 为 500 hPa 1100hPa 。 6.3.2.4 湿度 的合 理范 围0

18、 100% 。 6.3.2.5 温度 的合 理范 围-50 60 。 Q/GDW 11629 2016 5 6.3.3 数据连 续不 变 数据非 零且 数值 连续 一小 时以上 保持 不变 。 6.3.4 数据跃 变 数据跃 变主 要包 括 ：15min 平均风 速变 化超 过6m/s ，1 小时平 均温 度变 化超 过5 ，1小时 平 均气 压变 化超过10hPa 。 6.3.5 数据一 致性 6.3.5.1 50m 和30m 高 度小时 平均 风速 差值 小 于2m/s，50m 和10m 高 度小 时平均 风速 差值 小 于 4m/s ， 50m 和30m 高度 风向 差值 应小 于 22

19、.5 或大 于337.5 。 6.3.5.2 风能 资源 监测 数 据轮毂 高度 风速 应与 风电 场样板 风机 的机 舱风 速保 持较强 相关 性（ 相关 系数 0.8 以 上） 。 7 数据上 报与 评估 7.1 数据上 报 7.1.1 传输网 络 风电场 风能 资源 监测 数据 的传输 应保 证实 时性 和可 靠性， 测风 塔到 风电 场接 收 端的数 据传 输宜 采用 专用光 纤网 络 。 7.1.2 传输内 容 7.1.2.1 风电 场应 按调 度 部门要 求实 时上 报风 电场 风能资 源监 测数 据， 以及 测风塔 位置 坐标 、传 感器 类型及 其安 装高 度等 。 7.1.2

20、.2 新并 网风 电场 还 应补充 上报 并网 之日 前一 年的风 能资 源监 测数 据 。 7.1.2.3 风电 场须 同时 上 报样板 风机 机舱 风速 和风向 ，作 为测 风塔 风能 监测 数据未 上报 或数 据异常 时 的数据 补充 。 7.2 传输要 求 7.2.1 上传数 据评 估 风能资 源监 测数 据评 估内 容包括 数据 的规 范性 、实 时性、 上报 率和 可用 率。 7.2.2 规范性 7.2.1.1 风电 场上 报数 据 规范性 即采 用统 一数 据格 式，格 式见 附 录 A 。 7.2.1.2 风电 场每 5min 监测的 监测 数据 为一 条数 据记录 ， 每月

21、应上 报数 据 总数 N 可通 过式 （1 ） 计算。 24 12 Nn (1) 式中： N 每 月应 上报 数据 总 数 。 n 评估 当月 的自 然月 天 数，取 值可 为 28 、29 、30、31。 7.2.3 实时性 7.2.2.1 风电 场上 报数 据 应符合 实时 性要 求。 Q/GDW 11629 2016 6 7.2.2.2 数据 传输 时间 与 监测时 间相 差大 于 5 分钟 视为数 据传 输不 符合 实时 性要求 。 7.2.2.3 数据 的实 时率 指 满足实 时性 要求 数据 占 每 月应上 报数 据总 数 的 比例 ，计算 方法 见式 （2 ） 。 Q 1 =N

22、1 /N 100% （2 ） 式中： Q 1 数 据的 实时 率 N 1 满 足实 时性 要求 的 数据总 数 。 7.2.4 上报率 数据的 上报 率指 风电 场实 际上报 数据 占 每 月应 上报 数据总 数 的 比例 ，计 算方 法 见式 （3）。 Q 2 = N 2 /N 100% （3 ） 式中： Q 2 数 据的 上报 率 N 2 实 际上 报数 据总 数 。 7.2.5 可用率 数据的 可用 率指 满足 数据 可用要 求的 数据 占 每 月应 上报数 据总 数 的 比例 ，计 算方法 见式 （4）。 Q 3 = N 3 /N 100% (4) 式中： Q 3 数 据的 可用 率

23、N 3 指 满足 数据 可用 要 求的数 据 。 Q/GDW 11629 2016 7 A A 附 录 A （规范 性附 录） 数据上 报格 式要 求 A.1 风电场 基础 数据 参数 风电场 基础 数据 参数 要求 见表A.1 所 示。 表A.1 风电场 基础 数据 参数 风电场名称 XXX 风电场 测风塔编号 01 风电场地点 XX 省 XX 县 XX 测风塔位置（ ） E127.436 ，N42.118 （保留 3 位小数） 海拔高度（m ） 1234 （保留整数） 测风塔参数 风速、风向、温度、气压、湿度传感器类型、型号和安装高度等 A.2 风能监 测数 据参 数 第一行 日期8位 整

24、数 ， 第 二 行时间 精确 到分 钟， 时和 分均采 用2 位整 数； 第35 行为环 境参 数， 均精 确到小 数点 后2 位小 数；6 9行为10m 高5min 平 均风 速、 风 向、 极大 风速 和风 速 标准差 ， 风 向精 确到 整数 ， 其余精 确到小 数点 后2位小 数；10 21 行 分别 为30m 、50m和轮 毂高 度的5min 平 均 风速、 风向、 极大 风速 和风速 标准 差， 与10m 高 度 保持相 同 格 式，2223行 分别为 样板 机机 舱风 速和 风向， 见表A.2 所示 。 表A.2 风能监 测数 据参 数 日期 20140506 时间 17:00

25、P(hPa) 990.31 T( ) 23.22 RH(%) 60.00 v10(m/s) 3.52 dir10( ) 179 Max_v10(m/s) 5.02 Stad_v10(m/s) 1.11 Q/GDW 11629 2016 8 风 电场风 能资 源监测 技术 规范 编 制 说 明 Q/GDW 11629 2016 9 目 次 1 编 制背 景 10 2 编 制主 要原 则 . 10 3 与 其它 标准 文件 的关 系 . 10 4 主 要工 作过 程 . 10 5 标 准结 构和 内容 . 11 6 条 文说 明 . 11 Q/GDW 11629 2016 10 1 编 制背 景

26、本标准依据国家电 网 公 司 关 于 下 达 2016 年 度 公 司 技 术 标 准 制 修 订 计 划 的 通 知 （ 国 家 电 网 科 2015 1240 号） 的要 求 编写。 在国调 中心 的牵 头组 织下 ， 展开 “规 范 风 电场 风能 资源监 测 ” 方面 的调 研工 作。 风 能资 源监 测数 据 是进行 风能 资源 开发 利用 的基础 。 然 而长 期以 来， 由 于现有 监测 规范 长期 没有 修订不 能跟 上科 技发 展形 势， 且 缺少 对监 测数 据质 量的评 价机 制， 造成 风电 场风能 资源 监测 仪器 安装 、 使用 不规 范， 风电 场 风 能 资源监

27、 测数 据不 规范 、 不 可用、 无代 表性 和比 较性 。 为进一 步 深 入贯 彻落 实国 家电网 公司 “集 团化 运作 、 集约化 发展 、 精 益化 管理 、 标准 化建 设” 的管 理要 求， 规 范公 司范 围内 风电 场风能 资源 监测 活动 ， 促 进 公司系 统经 营管 理 水 平的 不断提 高， 制定 本标 准。 2 编 制主 要原 则 本标准 在编 制的 过程 中遵 循了以 下原 则： a ） 系统 性原 则 ： 本标 准 的编制 严格 遵守 现有 的相 关法律 、 条例 、 标 准 ， 以 标准化 为引 领 ， 服 务公 司科学 发展 ； b） 先进 性原 则： 本

28、 标准 充分吸 收借 鉴 外 相关 领域 应用的 前沿 技术、 先进 标 准， 反应 了风 电场 风 能 资源监 测作 为特 殊气 象要 素监测 的先 进性 和准 确性 ； c ） 经济 性原则：本 标准 在 规定风 电场 测风 塔安 装数 据量要 求上 充分 考虑 了风 电场风 能资 源监 测 数 据代表 性要 求和 准确 性要 求，同 时兼 顾了 风电 场运 营经济 化的 要求 。 d） 适用 性原 则：本 标准 内容 具 有较 强的 可操 作性 ， 便 于理 解 、 引 用和 实施 ， 有 利于 风电 场风 能 资 源监测 工作 的规 范化 运行 。 3 与 其他 标准 文件 的关 系

29、本标准 与相 关技 术领 域的 国家现 行法 律、 法规 和政 策保持 一致 。 本标准 是智 能电 网调 度控制 系统 标准 体系 中 的 一部 分。 本标准 不涉 及专 利、 软件 著作权 等知 识产 权问 题。 4 主 要工 作过 程 2015 年6 月国 调中 心组 织 中国电 科院 开展 “ 规 范风 电场风 能资 源监 测 ” 方面 的研究 和论 证工 作 。 2015 年8 月形 成标准 初 稿 ，国调 中 心 水新 处组 织各 风电大 省及 中国 气象 局专 家对办 法先 后进 行了 三次论 证。 2015 年10 月标准 定 稿并 作为技 术文 件下 发； 2016 年1 月

30、上报 标准 制 定 计划。 2016 年7 月形 成标准 征 求 意见稿 。 2016 年8 月10 月 下发 标准 征求 意见 稿， 向网 省公 司和各 级调 控部 门征 求意 见。 2016 年10 月对 征集 到的 意见逐条 进 行梳 理， 形成 标准送 审稿 讨论 稿。 2016 年11 月 11 日 公司 运 行与控 制技 术标 准工 作组 组织专 家开 展标 准审 查， 审查结 论为 ：协 商一 致，同 意修 改后 报批 。 2016 年11 月， 编写 组按 审查意 见修 改， 形成 标准 报批稿 。 Q/GDW 11629 2016 11 5 标 准结 构和 内容 本标准 按照 国 家电 网公 司技术 标准 管理 办法 （ 国 家电网 企管 2014 455 号文） 的要 求编 写。 本标准 的主 要结 构和 内容 如下： 本标准 主题 章共设 4 章， 由 测 风 塔要 求、 传感 器要 求、 监 测数 据、 数据 上报 与评估 组成。第 4 章规 定了用 于风 电场 风能 资源 监测的 测风 塔安 装要 求 ， 第 5 章 为用 于风 电场 风能 资源监 测的 传感 器的 精 度 和 安装要 求 ， 第6 章规 定了 风电场 风能 资源 监测 的参 数，第 7 章 规定 了数 据上 报的要 求以 及相 应的 评 估 方 法 。 6 条 文说 明 无。 _