ICS 29.120.01 CCS L15 NB 中华人民共和国能源行业标准 NB/T106442021 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/T10644—2021 目 次 前言 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 附录A（资料性） 激光测风设备的探测方式 参考文献… NB/T10644—2021 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《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（NEA/TC1/SC6）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 电股份有限公司、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、侯垚、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、魏煜锋、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、韩昊、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/T10644—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光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、轮毂内、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 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 激光测风设备laserwindmeasuringequipment 发射激光束并接收回波获取目标风速的装置。 ［来源：GB/T14950—2009，4.150] 3.2 偏航误差yawmisalignment 风轮轴线与风向在水平面上的偏差 ［来源：GB/T18451.1—2012，3.73］ 3.3 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］ 3.4 系统响应时间 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。 3.5 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] 3.6 探测范围等效风轮扫掠面积比ratiooflaserbeamdetectionareatorotorsweptarea 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。 3.7 连续式激光测风设备 continuous-wave laser wind measuring equipment 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/T10644—2021 3.8 脉冲式激光测风设备pulse-modulatedlaserwindmeasuringequipment 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总则 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/T10644—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1。 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1。 5.7 数据采集量和测量周期 要求见表1。 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 前馈控制 风力发电机组切入 风速～1.05倍设计极 风力发电机组切入 风速测量范围 风力发电机组切入 风力发电机组切入 风速～切出风速 限风速 风速～切出风速 风速～切出风速 风速测量精度 ±3%切出风速～1.05倍设计极限风速 2 土0.1m/s风力发电机组切入风速～切出风速 3 风向测量范围 -60°～+60° -45°～+45° -60°~+60° 60°～~+60° 4 风向测量精度 ±3° ±1° ±1° ±1° 不小于切出风速流 不小于导流罩前 不小于风轮扫风直 测量距离 不小于切出风速流 动4s的距离 10 m 径的1.5倍 动3s的距离 6 系统响应时间 不大于1s 不大于1s 探测范围等效风轮 大于30% 扫掠面积比 大于80% 大于30% X 测量数据可利用率 不小于90% 不小于80% 不小于80% 不小于90% 9 采样频率 不小于2Hz 不小于1Hz 不小于2Hz 不小于2Hz 覆盖从切入风速到 风力发电机组85%额 数据采集量 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 测量周期 据值，并且全部测试 11 实时 周期中包括风力发电 实时 实时 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图A.1~图A.4、图A.6