ГОСТ Р 54418.12.2-2013

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика

УСТАНОВКИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ

Часть 12-2

Измерение показателей мощности ветроэнергетической установки с использованием анемометра, установленного на гондоле

Renewable power engineering. Wind power engineering. Wind turbines. Part 12-2. Measurement of power performance of electricity producing wind turbine based on nacelle anemometer

ОКС 27.180

Дата введения 2015-07-01

     

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский институт энергетических сооружений" (ОАО "НИИЭС")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 330 "Процессы, оборудование и энергетические системы на основе возобновляемых источников энергии"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 сентября 2013 г. N 1053-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

Введение

Настоящий стандарт разработан с учетом положений проекта международного стандарта МЭК 61400-12-2* Ed. 1.0 "Установки ветроэнергетические. Измерение показателей мощности ветроэнергетической установки с использованием анемометра, установленного на гондоле" (IEC 61400-12-2 Ed.1.0 "Power performance of electricity producing - Wind turbines based on nacelle anemometry").

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

Назначение настоящего стандарта в создании единого метода измерений, анализа и отчетности показателей мощности отдельных ветроэнергетических установок, вырабатывающих электроэнергию с использованием установленных на гондоле анемометров. Настоящий стандарт предназначен только для ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения такого размера, чтобы установленный на гондоле анемометр не оказывал сильного воздействия на рабочие характеристики ветроэнергетической установки. Целью настоящего стандарта является предоставление методов измерения показателей для тех случаев, когда требования стандарта ГОСТ Р 54418.12.1 невыполнимы. Эти методы гарантируют максимально достоверные, точные и воспроизводимые результаты, полученные при помощи современной измерительной аппаратуры и методик измерений.

Методика, описанная в настоящем стандарте, рассматривает определение рабочих характеристик мощности на основе кривой измеренной мощности и оценочного годового производства электроэнергии с использованием установленных на гондоле анемометров. В этой методике анемометр располагается на гондоле испытательной ветроэнергетической установки или в непосредственной близости от нее. В этой точке анемометр измеряет скорость ветра, на значение которой оказывает сильное влияние ротор испытательной ветроэнергетической установки. Методика включает в себя методы определения и наложения соответствующих поправок для такого воздействия. Следует отметить, что поправки увеличивают погрешность измерений по сравнению с испытанием, проводимым в надлежащей конфигурации в соответствии со стандартом ГОСТ Р 54418.12.1. Методика также представляет способы определения погрешности измерений, включая оценку источников погрешности, и рекомендации по их суммированию в погрешности для представляемой в отчете мощности и годовой выработки энергии.

Ключевым элементом при проверке характеристик мощности является измерение скорости ветра. Даже если анемометры тщательно откалиброваны в аэродинамической трубе, отклонения в величине и направлении ветра может привести к тому, что разные анемометры будут работать по разному в полевых условиях. Кроме того, режимы потока вблизи гондолы ветроэнергетической установки сложны и изменчивы. Поэтому особое внимание следует обратить на выбор и установку анемометра.

Настоящий стандарт также разработан для тех, кто участвует в проектировании, производстве, монтаже, выдаче разрешений, обслуживании, эксплуатации и настройках ветроэнергетической установки.

Термины и определения элементов конструкции ветроэнергетических установок даны в соответствии с ГОСТ Р 51237.

     1 Область применения

Настоящий стандарт описывает метод измерения рабочей мощности одной ветроэнергетической установки (ВЭУ) с горизонтальной осью вращения. Стандарт следует применять в случаях, когда требования стандарта ГОСТ Р 54418.12.1 не могут быть выполнены. Метод можно использовать для оценки рабочих характеристик конкретных ветроэнергетических установок в конкретных местах, но в равной степени метод можно использовать и при обобщающих сравнениях между ветроэнергетическими установками различных моделей или при различных настройках ветроэнергетических установок.

На рабочие характеристики мощности, определяемые на основе кривой измеренной мощности и оценки годового производства электроэнергии (АЕР) с использованием установленных на гондоле анемометров, будет оказывать влияние ротор ветроэнергетической установки. Скорость ветра, измеренная при помощи установленного на гондоле анемометра, должна быть откорректирована в связи с искажением потока. В ГОСТ Р 54418.12.1 анемометр располагается на метеорологической вышке, которая устанавливается на расстоянии от ветроэнергетической установки, в 2-4 раза превышающем диаметр ротора ветроэнергетической установки, против ветра от испытуемой ветроэнергетической установки. Такое расположение позволяет проводить прямые измерения "свободного" ветрового потока с минимальными помехами от ротора испытательной ветроэнергетической установки. В методике, описываемой в настоящем стандарте, анемометр располагается на гондоле испытательной ветроэнергетической установки или в непосредственной близости от нее. В этой точке анемометр измеряет скорость ветра, на значение которой сильное влияние оказывает ротор и гондола испытательной ветроэнергетической установки.

В настоящем стандарте кривая измеренной мощности и оценка годового производства электроэнергии (АЕР) определяется на основе данных измерения скорости ветра анемометром, расположенным на гондоле, и вырабатываемой мощности в течение продолжительного периода времени, достаточного для образования статистически значимой базы данных по диапазону скоростей ветра и в условиях изменения ветра и параметров атмосферы. Для точного построения кривой мощности скорость ветра, измеренная на гондоле, корректируется при помощи передаточной функции для оценки скорости свободного ветрового потока. Процедура измерения и проверки этой переходной функции представлена в настоящем стандарте. Годовое производство энергии рассчитывается путем наложения замеренной кривой мощности на эталонные частоты распределения скорости ветра в предположении 100%-ной эксплуатации ветроэнергетической установки. В стандарте также приводится руководство по определению погрешности измерений, включая оценку источников погрешности и рекомендации по их объединению в погрешности для представляемой в отчете мощности и годовой выработки энергии.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 51237-98 Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. Термины и определения.

ГОСТ Р 54418.12.1-2011 (МЭК 61400-12-1:2005) Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 12-1. Измерение мощности, вырабатываемой ветроэлектрическими установками.

ГОСТ Р 54418.12.3-2012 Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 12.3. Методы испытаний для определения количества электроэнергии, вырабатываемой ветроэлектростанциями.

ГОСТ Р 54418.21-2011 (МЭК 61400-21:2008) Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 21. Измерение и оценка характеристик, связанных с качеством электрической энергии ветроэлектрических установок, подключенных к электрической сети.

ГОСТ IEC 60044-1-2013 Трансформаторы измерительные. Часть 1. Трансформаторы тока

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 величина неровности: Экстраполированная высота, при которой средняя скорость ветра становится нулевой, если подразумевается, что вертикальный профиль ветра отличается логарифмическим изменением по высоте.

3.2 ВЭУ при постоянном подключении к сети: Состояние ветроэнергетической установки при нормальном функционировании, исключая включение или отключение, но включая любое функционирование при скорости вращения ротора из диапазона рабочих режимов, когда ветроэнергетическая установка в течение короткого периода отключается от сети, например переключение генераторов, ступеней генератора, звезды-треугольника и т.п.

3.3 высота ступицы (ветроэнергетической установки): Высота центра ометаемой площади ротора ветроэнергетической установки над поверхностью земли.

3.4 годовое производство электроэнергии (АЕР): Полный объем произведенной ВЭУ электрической энергии в течение одного года, определенной на основе измеренной выходной мощности и различных базовых плотностей распределения скорости ветра на высоте оси ветроколеса в предположении 100%-ной готовности ВЭУ.

3.5 годовое производство электроэнергии - измеренное (АЕР - измеренное): Оценка полного производства электроэнергии ветроэнергетической установки в течение одного года путем наложения замеренной кривой мощности на различные эталонные плотности распределения скорости ветра на высоте ступицы в предположении 100%-ной эксплуатации ВЭУ без экстраполяции на более высокие скорости ветра.

3.6 годовое производство электроэнергии - экстраполированное (АЕР - экстраполированное): Оценка полного производства электроэнергии ветроэнергетической установки в течение одного года путем наложения замеренной кривой мощности на различные эталонные плотности распределения скорости ветра на высоте ступицы в предположении 100%-ной эксплуатации ВЭУ с экстраполяцией на скорости ветра, приводящие к отключению ветроэнергетической установки.

3.7 гондола: Рама с приводным механизмом и другими элементами и с генератором ветроэнергетической установки с горизонтальной осью вращения.

3.8 документация: Любая информация относительно испытания, содержащаяся в файлах и/или данных, но необязательно представленная в итоговом отчете.

3.9 искажение потока: Изменение в потоке воздуха, вызываемое препятствиями, топографическими изменениями или другими ветровыми данными, которое в конечном итоге приводит к отклонению замеренной скорости ветра от скорости ветра в свободном потоке и к существенной погрешности.

3.10 интенсивность турбулентности: Отношение среднеквадратичной пульсации скорости ветра к средней скорости ветра, определенной из того же самого набора выборок измерений скорости ветра, которое берется за указанный период времени.

3.11 испытательная площадка: Территория для проведения измерений мощности, включающая место установки ВЭУ и окрестности.

3.12 калибровка местности: Процедура, потенциально снижающая влияние рельефа и препятствий путем корреляции (относительно направления ветра) скорости ветра, замеренной на опорной метеорологической вышке и скорости ветра, измеренной на гондоле ВЭУ.

3.13 коэффициент мощности: Отношение полезной электрической генерируемой мощности ВЭУ к мощности, образующейся в свободном потоке ветра по ометаемой площади ротора.

3.14 коэффициент неровности (): Вычисляется как выраженное в процентах количество склонов в определенном месте в пределах сектора направлений, превышающее 10%.

3.15 кривая измеренной мощности: Табличные и графические представления замеренной, исправленной и нормализованной полезной выработанной мощности ветроэнергетической установки в функции измеренной скорости ветра, при соответствии строго определенной методике измерений.

3.16 кривая мощности, замеренная на гондоле (): Замеренные показатели мощности ветроэнергетической установки, выраженные как полезная активная электрическая выходная мощность в виде функции скорости свободного ветрового потока.

Примечание - Для скорость свободного ветрового потока напрямую не измеряется, а измеряется лишь скорость ветра на гондоле, и затем накладывается передаточная функция скорости ветра на гондоле для достижения скорости свободного ветрового потока.

3.17 метод бин: Способ уменьшения числа измеренных данных на основе группировки измеренных значений некоторого параметра в интервалах скоростей ветра (бинах).

Примечание - Для каждого бина рассчитывается среднее значение, записывается число наборов данных и их сумма, и рассчитывается среднее значение параметра внутри каждого бина.

3.18 набор данных: Совокупность данных, полученных выборкой в течение непрерывного периода.

3.19 номинальная мощность: Величина мощности, указываемая производителем при заданных рабочих условиях для устройства, прибора или оборудования.

3.20 ометаемая площадь: Площадь проекции поверхности, которую описывает ветроколесо за один полный оборот, на плоскость, перпендикулярную к направлению скорости ветра. Для качающихся ветроколес предполагается, что ветроколесо остается перпендикулярным низкооборотному валу. Для ВЭУ с вертикальной осью площадь вращения ветроколеса проецируется на вертикальную плоскость.

3.21 отчет: Любая информация относительно испытания, содержащаяся в итоговом документе.

3.22 передаточная функция скорости ветра, замеренной на гондоле (): Функция, выражающая скорость свободного ветрового потока в виде функции скорости ветра, замеренной на гондоле.

Примечание - Предполагается, что функция корректирует влияние ротора испытательной ВЭУ и искажение потока вокруг гондолы.

3.23 период измерений: Интервал времени, в течение которого для проверки величины вырабатываемой мощности собрана статистически достоверная база совокупных данных.

3.24 погрешность измерения: Параметр результата измерения, который характеризует рассеивание значений и которое достоверно может быть приписано измеряемой величине.

3.25 показатель мощности: Мера способности ветроэнергетической установки вырабатывать электрическую мощность.

3.26 полезная активная электрическая мощность: Мера электрической мощности, генерируемой ветроэнергетической установкой, которая поступает в электрическую силовую сеть.

3.27 препятствия: Предметы, которые блокируют ветер и создают искажение течения, например здания или деревья.

3.28 работоспособность ветроэнергетической установки: Отношение общего количества часов в определенном интервале времени, в течение которых ВЭУ может вырабатывать электроэнергию (включая количество часов, в течение которых ветроэнергетическая установка не функционирует по причине техобслуживания или неисправности), к общему количеству часов временного интервала, выраженное в процентах.

3.29 сдвиг ветра: Изменение скорости ветра в плоскости, перпендикулярной направлению ветра.

3.30 сектор измерений: Совокупность направлений ветра, по которым собираются данные для построения графика выходной мощности.

3.31 скорость ветра, замеренная на гондоле: Горизонтальная скорость ветра, замеренная на вершине или перед гондолой ВЭУ.

3.32 скорость свободного ветрового потока: Горизонтальная скорость ветра, замеренная против потока, идущего от ротора генератора ВЭУ, то есть на которую не влияет аэродинамика ротора.