功率曲线修正方法解析

一般来说，风力发电机设备厂商提供的功率曲线为标准空气密度（1.225kg/m³)下的功率曲线。而实际风机轮毂高度的空气密度并非标准空气密度。风功率与空气密度成正比，因此空气密度的变化直接影响功率曲线。

风力发电机并不能把风能100%的转化成电能，因为受到转化效率和发电机功率大小的限制。当达到满发功率后，多数现代风力发电机都通过变桨系统使输出功率保持基本恒定，使得其输出功率并不与空气密度成简单的正比关系。

IEC 61400-12提供了风力发电机功率曲线的测量标准。该标准描述了如何将现场实际空气密度下的空气曲线修正成标准空气密度下的功率曲线的方法。反过来，该方法同样适用，即将标准空气密度下的功率曲线修正成现场实际空气密度下的功率曲线。

该方法由两个简单的步骤组成。对于扫风面积为A的风力发电机组，空气密度为ρ，平均风速为v时，可以用来转化成电能的最大能量为

如果直接用实际空气密度与标准空气密度的比值来直接调整功率输出值，则会改变满发功率，这显然是不可取的。该IEC标准中，首先是根据下式缩放标准空气密度下的功率曲线：(www.xing528.com)

该缩放方法的原理是在现场空气密度ρ_site下，求同样发电功率对应的现场风速v_site。这样就可以求得v_site与标准功率曲线P_std的对应关系，即现场空气密度下的功率曲线（v_site，P_std)。功率曲线中的风速应该对应标准风速（如4m/s、5m/s等)，因此还需通过差值法，转化成标准风速下修正的功率曲线，即（v_std，P_site)。

这种方法假设风力发电机的风能转化效率在所有风速下恒定的。而由C_p曲线可知，转换效率并非恒定。因此IEC的功率曲线修正方法在满发功率附近表现并不理想，仅适用于较小的空气密度差别。如果风力发电机设备供应商直接提供现场空气密度下的功率曲线，则无需做此修正。

可以对IEC方法的进行修正，提高准确度。如可在满发功率处直接截断处理，缺点是接近满发功率处功率曲线不平滑，存在偏差；还可以在不同的风速段，对式（6-19)应用不同的空气密度比值的指数（从1/3～2/3)。WindPRO软件中就引用了这种新的功率曲线修正方法^[67]。

现场的空气密度昼夜和四季差别都可能很大，修正后的功率曲线也只是年均空气密度下的。另外风场内地形海拔差也使每台风力发电机轮毂高度上的空气密度不尽相同。因此修正后的功率曲线同样存在着不确定性。计算过程中可以对每台风力发电机的功率曲线分别进行修订，提高计算的准确度，并降低不确定性。因此需要根据实际的计算方法和风场实况估计功率曲线修正的不确定度。