Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10687-12-1:2023 Hệ thống phát điện gió - Phần 12-1

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 10687-12-1:2023
IEC 61400-12-1:2022

HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ - PHẦN 12-1: ĐO HIỆU SUẤT NĂNG LƯỢNG CỦA TUABIN GIÓ PHÁT ĐIỆN

Wind energy generation systems - Part 12-1: Power performance measurements of electricity producing wind turbines

Mục lục

Lời nói đầu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Thuật ngữ và định nghĩa

4 Ký hiệu và đơn vị

5 Tổng quan về phương pháp đo hiệu suất năng lượng

6 Chuẩn bị cho thử nghiệm hiệu suất

6.1 Yêu cầu chung

6.2 Tuabin gió và đấu nối điện

6.3 Vị trí thử nghiệm

7 Thiết bị thử nghiệm

7.1 Công suất điện

7.2 Tốc độ gió

7.3 Hướng gió

7.4 Mật độ không khí

7.5 Tốc độ quay và góc pitch

7.6 Điều kiện của cánh quạt

7.7 Hệ thống điều khiển tuabin gió

7.8 Hệ thống thu thập dữ liệu

8 Quy trình đo

8.1 Yêu cầu chung

8.2 Vận hành tuabin gió

8.3 Thu thập dữ liệu

8.4 Loại bỏ dữ liệu

8.5 Cơ sở dữ liệu

9 Kết quả thu được

9.1 Chuẩn hóa dữ liệu

9.2 Xác định đường cong công suất đo được

9.3 Sản lượng điện hàng năm (AEP)

9.4 Hệ số công suất

10 Định dạng báo cáo

Phụ lục A (quy định), Đánh giá chướng ngại vật

Phụ lục B (quy định), Đánh giá địa hình tại vị trí thử nghiệm

Phụ lục C (quy định), Quy trình hiệu chuẩn vị trí

Phụ lục D (quy định), Đánh giá độ không đảm bảo đo

Phụ lục E (tham khảo), Cơ sở lý thuyết để xác định độ không đảm bảo của phép đo bằng phương pháp bin

Phụ lục F (quy định), Quy trình hiệu chuẩn đường hầm gió cho máy đo gió

Phụ lục G (quy định), Lắp đặt các thiết bị đo trên cột khí tượng

Phụ lục H (quy định), Thử nghiệm hiệu suất năng lượng của tuabin gió cỡ nhỏ

Phụ lục I (quy định), Phân loại máy đo gió dạng cốc và âm thanh

Phụ lục J (quy định), Đánh giá máy đo gió dạng cốc và âm thanh

Phụ lục K (quy định), So sánh tại chỗ của máy đo gió

Phụ lục L (quy định), ứng dụng của công nghệ cảm biến từ xa

Phụ lục M (tham khảo), Chuẩn hóa dữ liệu đường cong công suất theo cường độ luồng xoáy

Phụ lục N (tham khảo), Quy trình hiệu chuẩn đường hầm gió cho cảm biến hướng gió

Phụ lục O (tham khảo), Thử nghiệm hiệu suất năng lượng trong khí hậu lạnh

Phụ lục P (tham khảo), Quy trình chuẩn hóa trượt gió

Phụ lục Q (tham khảo), Xác định tốc độ gió tương đương qua rôto khi xem xét hướng gió

Phụ lục R (tham khảo), Xem xét độ không đảm bảo đối với các thử nghiệm trên nhiều tuabin

Phụ lục S (tham khảo), Hiệu chỉnh sai lệch luồng không khí trên cột khí tượng đối với các cột dạng lưới

Thư mục tài liệu tham khảo

Lời nói đầu

TCVN 10687-12-1:2023 hoàn toàn tương đương với IEC 61400-12-1:2022;

TCVN 10687-12-1:2023 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn Quốc gia TCVN/TC/E13 Năng lượng tái tạo biên soạn, Viện Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ tiêu chuẩn TCVN 10687 (IEC 61400) gồm các phần sau:

1) TCVN 10687-1:2015 (IEC 61400-1:2014), Tuabin gió - Phần 1: Yêu cầu thiết kế

2) TCVN 10687-21:2018 (IEC 61400-21:2008), Tuabin gió - Phần 21: Đo và đánh giá đặc tính chất lượng điện năng của tuabin gió nối lưới

3) TCVN 10687-22:2018, Tuabin gió - Phần 22: Hướng dẫn thử nghiệm và chứng nhận sự phù hợp

4) TCVN 10687-24:2015 (IEC 61400-24:2010), Tuabin gió - Phần 24: Bảo vệ chống sét

5) TCVN 10687-12-1:2023 (IEC 61400-12-1:2022), Hệ thống phát điện gió - Phần 12-1: Đo hiệu suất năng lượng của tuabin gió phát điện

6) TCVN 10687-12-2:2023 (IEC 61400-12-2:2022), Hệ thống phát điện gió - Phần 12-2: Hiệu suất năng lượng của tuabin gió phát điện dựa trên phép đo gió trên vỏ tuabin

7) TCVN 10687-12-4:2023 (IEC TR 61400-12-4:2020), Hệ thống phát điện gió - Phần 12-4: Hiệu chuẩn vị trí bằng số dùng cho thử nghiệm hiệu suất năng lượng của tuabin gió

Ngoài ra bộ tiêu chuẩn IEC 61400 còn có các tiêu chuẩn sau:

1) IEC 61400-1:2019, Wind energy generation systems - Part 1: Design requirements

2) IEC 61400-2:2013, Wind turbines - Part 2: Small wind turbines

3) IEC 61400-3-1:2019, Wind energy generation systems - Part 3-1: Design requirements for fixed offshore wind turbines

4) IEC TS 61400-3-2:2019, Wind energy generation systems - Part 3-2: Design requirements for floating offshore wind turbines

5) IEC 61400-4:2012, Wind turbines - Part 4: Design requirements for wind turbine gearboxes

6) IEC 61400-5:2020, Wind energy generation systems - Part 5: Wind turbine blades

7) IEC 61400-6:2020, Wind energy generation systems - Part 6: Tower and foundation design requirements

8) IEC 61400-11:2012, AMD1:2018, Wind turbines - Part 11: Acoustic noise measurement techniques

9) IEC 61400-12:2022, Wind energy generation systems - Part 12: Power performance measurements of electricity producing wind turbines - Overview

10) IEC 61400-12-3:2022, Wind energy generation systems - Part 12-3: Power performance - Measurement based site calibration

11) IEC 61400-12-5:2022, Wind energy generation systems - Part 12-5: Power performance - Assessment of obstacles and terrain

12) IEC 61400-12-6:2022, Wind energy generation systems - Part 12-6: Measurement based nacelle transfer function of electricity producing wind turbines

13) IEC 61400-13:2015, AMD1:2021, Wind turbines - Part 13: Measurement of mechanical loads

14) IEC TS 61400-14:2005, Wind turbines - Part 14: Declaration of apparent sound power level and tonality values

15) IEC 61400-21-1:2019, Wind energy generation systems - Part 21-1: Measurement and assessment of electrical characteristics - Wind turbines

16) IEC 61400-21-2:2023, Wind energy generation systems - Part 21-2: Measurement and assessment of electrical characteristics - Wind power plants

17) IEC TR 61400-21-3:2019, Wind energy generation systems - Part 21-3: Measurement and assessment of electrical characteristics - Wind turbine harmonic model and its application

18) IEC 61400-23:2014, Wind turbines - Pari 23: Full-scale structural testing of rotor blades

19) IEC 61400-24:2019, Wind energy generation systems - Part 24: Lightning protection

20) IEC 61400-25-1:2017, Wind energy generation systems - Part 25-1: Communications for monitoring and control of wind power plants - Overall description of principles and models

21) IEC 61400-25-2:2015, Wind turbines - Part 25-2: Communications for monitoring and control of wind power plants - Information models

22) IEC 61400-25-3:2015, Wind turbines - Part 25-3: Communications for monitoring and control of wind power plants - Information exchange models

23) IEC 61400-25-4:2016, Wind energy generation systems - Part 25-4: Communications for monitoring and control of wind power plants - Mapping to communication profile

24) IEC 61400-25-5:2017, Wind energy generation systems - Part 25-5: Communications for monitoring and control of wind power plants - Compliance testing

25) IEC 61400-25-6:2016, Wind energy generation systems - Part 25-6: Communications for monitoring and control of wind power plants - Logical node classes and data classes for condition monitoring

26) IEC TS 61400-25-71:2019, Wind energy generation systems - Part 25- 71: Communications for monitoring and control of wind power plants - Configuration description language

27) IEC 61400-26-1:2019, Wind energy generation systems - Part 26-1: Availability for wind energy generation systems

28) IEC 61400-27-1:2020, Wind energy generation systems - Part 27-1: Electrical simulation models - Generic models

29) IEC 61400-27-2:2020, Wind energy generation systems - Part 27-2: Electrical simulation models - Model validation

30) IEC TS 61400-29:2023, Wind energy generation systems - Part 29: Marking and lighting of wind turbines

31) IEC 61400-50:2022, Wind energy generation systems - Part 50: Wind measurement - Overview

32) IEC 61400-50-1:2022, Wind energy generation systems - Part 50-1: Wind measurement - Application of meteorological mast, nacelle and spinner mounted instruments

33) IEC 61400-50-2:2022, Wind energy generation systems - Part 50-2: Wind measurement - Application of ground-mounted remote sensing technology

34) IEC 61400-50-3:2022, Wind energy generation systems - Part 50-3: Use of nacelle-mounted lidars for wind measurements

HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ - PHẦN 12-1: ĐO HIỆU SUẤT NĂNG LƯỢNG CỦA TUABIN GIÓ PHÁT ĐIỆN

Wind energy generation systems - Part 12-1: Power performance measurements of electricity producing wind turbines

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định quy trình đo các đặc tính hiệu suất năng lượng của một tuabin gió đơn lẻ và áp dụng cho thử nghiệm tất cả các kiểu loại và cỡ tuabin gió nối với lưới điện. Ngoài ra, tiêu chuẩn này cũng mô tả quy trình được sử dụng để xác định các đặc tính hiệu suất năng lượng của các tuabin gió cỡ nhỏ (theo định nghĩa trong IEC 61400-2) khi nối với lưới điện hoặc nối vào hệ thống acquy. Quy trình này có thể được dùng để đánh giá hiệu suất của một số tuabin cụ thể ở những vị trí cụ thể, tuy nhiên phương pháp luận này có thể được dùng để so sánh các kiểu loại tuabin hoặc những chế độ đặt tuabin khác nhau khi các điều kiện vị trí cụ thể và các ảnh hưởng lọc dữ liệu được tính đến.

Các xem xét liên quan đến đánh giá độ không đảm bảo của các thử nghiệm hiệu suất năng lượng cho nhiều tuabin được giới thiệu ở Phụ lục R trên cơ sở tham khảo.

Tiêu chuẩn này đưa ra phương pháp luận cho phép đo yêu cầu đường cong công suất và các con số về sản lượng năng lượng thu được được bù thêm bởi việc đánh giá các nguồn không đảm bảo và các ảnh hưởng kết hợp của chúng. Các nguồn không đảm bảo của phép đo gió được đánh giá bằng các quy trình trong tiêu chuẩn thiết bị đo gió liên quan trong khi độ không đảm bảo của đường cong công suất và sản lượng điện hàng năm được đánh giá bằng các quy trình trong tiêu chuẩn này.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn dưới đây là cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu có ghi năm công bố, chỉ áp dụng các bản được nêu. Đối với các tài liệu không ghi năm công bố, áp dụng bản mới nhất (kể cả các sửa đổi).

TCVN 9595-3:2013 (ISO/IEC Guide 98-3:2008), Độ không đảm bảo đo - Phần 3: Hướng dẫn trình bày độ không đảm bảo đo (GUM:1995)

TCVN 10687-12-2 (IEC 61400-12-2), Hệ thống phát điện tuabin gió - Phần 12-2: Hiệu suất năng lượng của tuabin gió phát điện dựa trên phép đo gió trên vỏ tuabin

TCVN 11845-1 (IEC 61869-1), Máy biến đổi đo lường - Phần 1 - Yêu cầu chung

TCVN 11845-2 (IEC 61869-2), Máy biến đổi đo lường - Phần 2: Yêu cầu bổ sung đối với máy biến dòng

TCVN 11845-3 (IEC 61869-3), Máy biến đổi đo lường - Phần 3: Yêu cầu bổ sung đối với máy biến điện áp kiểu cảm biến

TCVN ISO/IEC 17025:2007 (ISO/IEC 17025:2005), Yêu cầu chung về năng lực của phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn

TCVN ISO/IEC 17043:2011 (ISO/IEC 17043:2010), Đánh giá sự phù hợp - Yêu cầu chung đối với thử nghiệm thành thạo

IEC 60688, Electrical measuring transducers for converting A.C. and D.C. electrical quantities to analogue or digital signals (Máy biến đổi đo điện để chuyển đổi các đại lượng điện xoay chiều sang các tín hiệu analog hoặc tín hiệu digital)

IEC 61400-2, Wind turbines - Part 2: Small wind turbines (Tuabin gió - Phần 2: Tuabin gió cỡ nhỏ)

IEC 61400-12-3, Wind energy generation systems - Part 12-3: Power performance - Measurement based site calibration (Hệ thống phát điện gió - Phần 12-3: Hiệu suất năng lượng - Hiệu chuẩn vị trí dựa trên phép đo)

IEC 61400-12-5, Wind energy generation systems - Part 12-5: Power performance - Assessment of obstacles and terrain (Hệ thống phát điện gió - Phần 12-5: Hiệu suất năng lượng - Đánh giá chướng ngại vật và địa hình)

IEC 61400-50-1, Wind energy generation systems - Part 50-1: Wind measurement - Application of meteorological mast, nacelle and spinner mounted instruments (Hệ thống phát điện gió - Phần 50-1: Đo gió - Đo gió - Áp dụng các dụng cụ đo lắp đặt trên cột khí tượng, vỏ tuabin và mũ hub)

IEC 61400-50-2, Wind energy generation systems - Part 50-2: wind measurement - Application of ground mounted remote sensing technology (Hệ thống phát điện gió - Phần 50-2: Đo gió - Áp dụng công nghệ cảm biến từ xa lắp đặt trên mặt đất)

ISO 2533:1975, Standard atmosphere (Khí quyển tiêu chuẩn)

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa dưới đây.

3.1

Độ chính xác (accuracy)

Mức độ gần nhau được chấp nhận giữa kết quả của phép đo và giá trị thực của đại lượng đo.

3.2

Sản lượng điện hàng năm (annual energy production)

AEP

Ước tính tổng sản lượng điện của tuabin gió trong thời gian một năm khi áp dụng đường cong công suất đo được với các phân bố tần suất tốc độ gió tham chiếu khác nhau ở độ cao hub, với giả thiết mức độ khả dụng là 100 %.

3.3

Độ ổn định của khí quyển (atmospheric stability)

Thước đo xu hướng của gió để tăng hoặc hạn chế trộn thẳng đứng.

CHÚ THÍCH 1: Bầu khí quyển ổn định được đặc trưng bởi độ dốc của nhiệt độ cao theo độ cao, độ trượt gió lớn, sự đổi hướng có thể có của gió và luồng xoáy thấp so với các điều kiện không ổn định. Khí quyển trung tính và không ổn định nói chung dẫn đến độ dốc của nhiệt độ thấp hơn và độ trượt gió thấp.

3.4

Địa hình phức tạp (complex terrain)

Địa hình xung quanh vị trí thử nghiệm có các tính chất biến động đáng kể về địa thế và các chướng ngại địa hình (3.18) có thể gây ra sai lệch luồng không khí.

3.5

Tốc độ gió đóng mạch (cut-in wind speed)

Tốc độ gió thấp nhất tại đó tuabin gió bắt đầu tạo ra điện.

3.6

Tốc độ gió ngắt mạch (cut-out wind speed)

Tốc độ gió tại đó tuabin gió ngắt ra khỏi lưới điện do tốc độ gió cao.

3.7

Bộ dữ liệu (data set)

Tập hợp các dữ liệu được lấy mẫu trong một khoảng thời gian liên tục.

3.8

Đường cong công suất ngoại suy (extrapolated power curve)

Sự mở rộng của đường cong công suất đo được bằng cách ước tính công suất ra từ tốc độ gió lớn nhất đo được đến tốc độ gió ngắt mạch.

3.9

Sai lệch luồng không khí (flow distortion)

Thay đổi luồng không khí do chướng ngại vật, sự thay đổi địa hình hoặc các tuabin gió khác gây ra dẫn đến tốc độ gió tại vị trí đo gió khác với tốc độ gió tại vị trí của tuabin gió.

3.10

Độ cao hub (hub height)

<của tuabin gió> Độ cao của tâm diện tích quét của rôto tuabin gió so với mặt đất tại thấp.

CHÚ THÍCH 1: Đối với tuabin gió trục thẳng đứng, độ cao hub được xác định là độ cao của tâm diện tích quét của rôto so với mặt đất tại thấp.

3.11

Công suất tối đa (maximum power)

P₆₀

Công suất ra trung bình tối đa trong một phút mà một tuabin gió cỡ nhỏ làm việc ở trạng thái ổn định bình thường tạo ra.

CHÚ THÍCH 1: Công suất ra tức thời đỉnh có thể cao hơn công suất cực đại.

CHÚ THÍCH 2: Định nghĩa này chỉ áp dụng cho các tuabin gió nhỏ như được đề cập trong Phụ lục H.

3.12

Đường cong công suất đo được (measured power curve)

Bảng và đồ thị thể hiện công suất ra ròng đã đo, hiệu chỉnh và chuẩn hóa của một tuabin gió là hàm của tốc độ gió đo được, được đo bằng quy trình đo đã xác định rõ ràng.

3.13

Thời gian đo (measurement period)

Thời gian trong đó cơ sở dữ liệu quan trọng theo thống kê được thu thập cho thử nghiệm hiệu suất năng lượng.

3.14

Khu vực đo (measurement sector)

Khu vực có các hướng gió mà từ đó các dữ liệu được chọn để xây dựng đường cong công suất đo được.

3.15

Phương pháp bin (method of bins)

Quy trình giảm dữ liệu bằng cách nhóm các dữ liệu thử nghiệm cho một tham số nhất định thành các khoảng (bin).

CHÚ THÍCH 1: Phương pháp bin thường được sử dụng cho các bin tốc độ gió nhưng cũng có thể áp dụng cho các tham số khác.

CHÚ THÍCH 2: Đối với từng bin, số lượng các bộ dữ liệu hoặc tổng của chúng được ghi lại, và giá trị tham số trung bình trong từng bin được tính toán.

3.16

Công suất điện tác dụng ròng (net active electric power)

Mức công suất điện ra của tuabin gió được phát vào lưới điện.

3.17

Bảo trì bình thường (normal maintenance)

Can thiệp được thực hiện theo một chương trình bảo trì thông thường đã xác định, độc lập với thử nghiệm hiệu suất năng lượng đang được thực hiện, ví dụ như, thay dầu, rửa cánh quạt (nếu đến hạn, độc lập với thử nghiệm hiệu suất năng lượng) và can thiệp bất kỳ nằm ngoài phạm vi của chương trình bảo trì thông thường (ví dụ như sửa chữa một bộ phận bị lỗi) mà đó không phải là thay đổi cấu hình máy.

3.18

Chướng ngại vật (obstacle)

Chướng ngại làm cản gió và gây sai lệch luồng không khí.

CHÚ THÍCH: Tòa nhà và cây cối là các ví dụ về chướng ngại vật.

3.19

Góc pitch (pitch angle)

Góc giữa đường dây cung tại một vị trí hướng tâm của cánh đã xác định (thường là 100 % bán kính của cánh) và mặt phẳng quay của rôto.

3.20

Hệ số công suất (power coefficient)

Tỷ số giữa công suất điện ra ròng của tuabin gió với công suất khả dụng trong luồng gió tự do trên diện tích quét của rôto.

3.21

Hiệu suất năng lượng (power performance)

Thước đo khả năng của một tuabin gió để tạo ra công suất điện và điện năng.

3.22

Công suất danh định (rated power)

Mức công suất được ấn định, thường bởi nhà chế tạo, đối với điều kiện vận hành quy định của một thành phần, cơ cấu hoặc thiết bị.

3.23

Công suất tham chiếu (reference power)

Mức công suất trung bình trong bin tốc độ gió 11 m/s.

CHÚ THÍCH: Định nghĩa này chỉ áp dụng cho tuabin gió cỡ nhỏ như được đề cập ở Phụ lục H.

3.24

Tốc độ gió tương đương qua rôto (rotor equivalent wind speed)

Tốc độ gió tương ứng với thông lượng động năng đi qua diện tích quét của rôto khi có tính đến sự biến động của tốc độ gió theo chiều cao.

XEM: Công thức (5).

3.25

Bảo trì đặc biệt (special maintenance)

Can thiệp nằm ngoài phạm vi của chương trình bảo trì thông thường mà không phải là thay đổi cấu hình máy, tức là can thiệp bất kỳ được thực hiện để cải thiện hiệu suất năng lượng trong thời gian thử nghiệm, ví dụ như rửa cánh quạt không theo lịch trình, thay thế bất kỳ một thành phần thiết yếu.

3.26

Độ không đảm bảo chuẩn (standard uncertainty)

Độ không đảm bảo của kết quả đo được thể hiện như là độ lệch chuẩn.

3.27

Diện tích quét (swept area)

<Đối với tuabin trục ngang> Diện tích hình chiếu của rôto chuyển động trên mặt phẳng vuông góc trục quay.

CHÚ THÍCH: Đối với rôto nghiêng, cần giả định rằng rôto vuông góc với trục tốc độ thấp. Đối với tuabin gió trục đứng, diện tích quét là diện tích hình chiếu của rôto chuyển động trên mặt phẳng thẳng đứng.

3.28

Vị trí thử nghiệm (test site)

Vị trí của tuabin gió cần thử nghiệm và môi trường bao quanh tuabin.

3.29

Độ không đảm bảo đo (uncertainty in measurement)

Tham số, cùng với kết quả của phép đo, đặc trưng cho sự phân tán của các giá trị mà được gán một cách hợp lý cho đối tượng đo.

3.30

Thiết bị đo gió (wind measurement equipment)

Dụng cụ đo khí tượng lắp đặt trên cột hoặc thiết bị cảm biến từ xa.

3.31

Trượt gió (wind shear)

Thay đổi tốc độ gió theo độ cao qua rôto tuabin gió.

3.32

Bậc trượt gió (wind shear exponent)

α

Số mũ của lũy thừa xác định sự thay đổi của tốc độ gió theo độ cao.

CHÚ THÍCH 1: Tham số này được sử dụng .......... a trượt gió để hiệu chuẩn vị trí ở Phụ lục C và có thể áp dụng cho một số trường hợp khác ..... a là:

Trong đó:

v_h  là tốc độ gió ở độ cao hub;

H  là độ cao hub (m);

v  là tốc độ gió ở độ cao z_i;

α  là bậc trượt gió.

3.33

Đổi hướng gió (wind veer)

Thay đổi hướng gió theo độ cao của rôto tuabin gió.

4  Ký hiệu và đơn vị

5  Tổng quan về phương pháp đo hiệu suất năng lượng

Trượt gió và đổi hướng gió có thể thay đổi đáng kể theo chiều cao rôto của các tuabin gió cỡ lớn đối với các điều kiện ổn định khí quyển và chúng cũng phụ thuộc vào địa hình tại vị trí. Sự xuất hiện của các điều kiện cực kỳ ổn định về khí quyển là một vấn đề cụ thể của từng vị trí và nếu những điều này xảy ra trong quá trình thử nghiệm hiệu suất năng lượng thì đường cong công suất có thể thay đổi đáng kể.

Phương pháp đo hiệu suất năng lượng được sử dụng trong tiêu chuẩn này dựa trên định nghĩa về đường cong công suất biểu thị công suất được tạo ra so với tốc độ gió, đại diện cho thông lượng động năng trong gió chảy qua diện tích quét của rôto.

Thông lượng động năng (liên quan đến một thời điểm hoặc khoảng thời gian nhất định, thường là 10 min, giả sử rằng tốc độ gió không thay đổi trong thời gian này qua diện tích đón gió thẳng đứng) nói chung được biểu thị như sau:

CHÚ THÍCH 1: Nếu tốc độ gió thay đổi (nghĩa là nếu cường độ luồng xoáy lớn hơn 0) trong một khoảng thời gian nhất định, thì động năng (trung bình trong khoảng thời gian này) cao hơn trong trường hợp tốc độ gió không đổi, trong khi tuabin gió chỉ có một khả năng hạn chế để biến đổi động năng bổ sung này thành công suất điện bổ sung. Vấn đề này không được xem xét thêm ở đây. Để đơn giản, các công thức (2), (3), (4) được coi là hiệu quả ở đây, ngay cả trong trường hợp cường độ luồng xoáy lớn hơn 0. Tác động của sự thay đổi tốc độ gió đối với động năng trung bình theo thời gian và tác động liên quan đến đường cong công suất của tuabin gió được xử lý bằng quy trình chuẩn hóa luồng xoáy như trong Phụ lục M.

Ở đây, tốc độ gió V, được đo tại một điểm trong không gian trên diện tích rôto, là tốc độ gió ngang.

CHÚ THÍCH 2: Công suất tuabin gió dường như tương quan tốt hơn với định nghĩa tốc độ gió ngang so với định nghĩa tốc độ gió véc tơ đối với phép đo tốc độ gió một điểm trên độ cao hub.

Tốc độ gió ngang được định nghĩa là độ lớn trung bình của thành phần nằm ngang của vectơ vận tốc gió tức thời, chỉ bao gồm các thành phần dọc và ngang (nhưng không bao gồm thành phần thẳng đứng). Khi chúng ta xem xét một tuabin gió trục ngang, hưởng gió cũng được tính đến và động năng trong gió được hiệu chỉnh theo hướng gió ở độ cao hub:

Ở đây φ_hub là hướng gió ở độ cao hub. Hướng gió có thể thay đổi đáng kể theo chiều cao rôto của các tuabin gió cỡ lớn đối với các điều kiện ổn định khí quyển khắc nghiệt và nó cũng phụ thuộc vào địa hình tại vị trí.

Trong tiêu chuẩn này, chúng ta không xem xét trượt gió và đổi hướng gió trong mặt phẳng nằm ngang. Do đó, năng lượng tương đương tốc độ gió tương ứng với động năng trong gió được suy ra từ biểu thức của động năng trong công thức (3) nói chung được mô tả như sau:

Trong đó, chỉ số i là chiều cao bên trong khu vực rôto.

CHÚ THÍCH 3: Tuy nhiên, khi tốc độ gió được đề cập trong tiêu chuẩn này được mặc định là đề cập đến định nghĩa tốc độ gió theo độ cao hub trừ khi được nêu cụ thể là định nghĩa tốc độ gió tương đương năng lượng này.

Mặc dù tốc độ gió ngang được coi là tham số tốc độ gió có ảnh hưởng, nhưng ở những vị trí có luồng gió không theo chiều ngang đáng kể (luồng gió hướng lên hoặc hướng xuống), có thêm độ không đảm bảo liên quan đến cả phép đo tốc độ gió ngang và đáp ứng của tuabin gió.

Tại các vị trí có trượt gió và đổi hướng gió thấp và đồng nhất qua rôto (và đối với các tuabin có đường kính rôto nhỏ trong điều kiện luồng gió có thể phức tạp hơn), tốc độ gió đo được ở độ cao hub có thể là một đại diện tốt của động năng được thu thập bởi rôto. Tốc độ gió ở độ cao hub là tốc độ gió theo đó các đường cong công suất đã được xác định trước đây trong tất cả các phiên bản trước của tiêu chuẩn này. Vì lý do đó, tốc độ gió được đo ở độ cao hub là định nghĩa mặc định của tốc độ gió và phải luôn được đo và báo cáo, ngay cả khi có các phép đo toàn diện hơn về tốc độ gió trên chiều cao rôto.

Tại các vị trí và các mùa có điều kiện ổn định khí quyển khắc nghiệt thường xuyên xảy ra, nên đo độ trượt gió.

Nếu không đo độ trượt gió và đổi hướng gió trên toàn bộ chiều cao của rôto thì sẽ có thêm độ không đảm bảo vệ tốc độ gió tương đương. Độ không đảm bảo này giảm khi sử dụng nhiều độ cao để đo tốc độ gió và hướng gió hơn. Nếu các phép đo chỉ giới hạn ở độ cao hub và không đo độ trượt gió trên các phần quan trọng nhất của rôto, thì nghĩa là có độ không đảm bảo trong việc xác định tốc độ gió tương đương.

Đối với các tuabin gió cỡ nhỏ, trong đó ảnh hưởng của độ trượt gió và đổi hướng gió là không đáng kể, tốc độ gió phải được thể hiện bằng phép đo tốc độ gió ở độ cao hub mà không cần thêm độ không đảm bảo do thiểu các phép đo độ trượt gió và đổi hướng gió.

CHÚ THÍCH 4: Đối với tuabin gió cỡ nhỏ, xem IEC 61400-2.

Đối với tuabin gió trục thẳng đứng, khi không có ảnh hưởng của đổi hướng gió thì có thể bỏ qua đổi hướng gió.

Vì các điều kiện gió tại vị trí của tuabin thử nghiệm và tại vị trí của phép đo gió có thể khác nhau đáng kể nếu tuabin thử nghiệm hoặc phép đo gió được đặt ở phía sau của bất kỳ tuabin gió nào, các tình huống như vậy phải được loại trừ khỏi thử nghiệm.

Mật độ không khí ρ cũng thay đổi theo chiều cao của rôto tuabin gió cỡ lớn. Tuy nhiên, sự thay đổi này là nhỏ. Để triển khai thực tế phương pháp đo hiệu suất năng lượng, chỉ cần xác định và quyết định mật độ không khí ở độ cao hub. Đường cong công suất được chuẩn hóa theo mật độ không khí trung bình tại vị trí đo trong khoảng thời gian đo hoặc mật độ không khí tham chiếu được xác định trước.

Các đường cong công suất cũng bị ảnh hưởng bởi luồng xoáy tại vị trí thử nghiệm và luồng xoáy có thể thay đổi theo rôto. Trong tiêu chuẩn này, chỉ xem xét luồng xoáy tại vị trí ở độ cao hub. Luồng xoáy cao làm tăng bán kính cong của đường cong công suất khi đóng mạch và khi bắt đầu điều chỉnh công suất ở mức công suất danh định trong khi luồng xoáy thấp sẽ làm cho các góc của đường cong công suất nhọn hơn. Luồng xoáy tại vị trí phải được đo và được thể hiện như một phần bổ sung vào đường cong công suất. Nếu cần, có thể thực hiện chuẩn hóa đối với luồng xoáy cụ thể bằng phương pháp ở Phụ lục M.

Tóm lại, đường cong công suất theo tiêu chuẩn này là đường cong công suất cụ thể theo khí hậu, trong đó:

a) tốc độ gió tại một điểm trong không gian được định nghĩa là tốc độ gió theo phương ngang;

b) tốc độ gió của đường cong công suất được định nghĩa là tốc độ gió ở độ cao hub. Định nghĩa này có thể được bổ sung với tốc độ gió tương đương, như được định nghĩa trong Công thức (4), có tính đến độ trượt gió thẳng đứng và đổi hướng gió;

CHÚ THÍCH 5: Đối với tuabin gió trục thẳng đứng, đổi hướng gió được bỏ qua trong Công thức (3) (đặt (φ_i = φ_hub).

c) mật độ không khí được đo ở độ cao hub và đường cong công suất được chuẩn hóa thành mật độ không khí trung bình tại vị trí trong giai đoạn đo hoặc thành mật độ không khí tham chiếu được xác định trước;

d) luồng xoáy được đo ở độ cao hub và đường cong công suất được thể hiện mà không có sự chuẩn hóa luồng xoáy;

e) đường cong công suất có thể được chuẩn hóa theo một dải rộng hơn của các điều kiện khí hậu (ví dụ: mật độ không khí cụ thể, cường độ luồng xoáy, độ trượt gió thẳng đứng và đổi hướng gió.)

CHÚ THÍCH 6: Chuẩn hóa đường cong công suất chỉ có giá trị cho các dải giới hạn của các điều kiện khí hậu so với điều kiện thực tế tại vị trí.

Trong tiêu chuẩn này, tất cả các quy trình cần thiết để đo, hiệu chuẩn, phân loại, hiệu chỉnh dữ liệu, chuẩn hóa dữ liệu và xác định độ không đảm bảo đều được cung cấp trong tiêu chuẩn hoặc được tham chiếu đến các tiêu chuẩn đo gió có liên quan. Tuy nhiên, nếu không phải tất cả các tham số đều được đo đầy đủ thì độ không đảm bảo sẽ được áp dụng do thiếu phép đo. Điều này áp dụng, ví dụ, để đo đường cong công suất của một tuabin gió cỡ lớn chỉ với một cảm biến tốc độ gió ở độ cao hub. Trong trường hợp này, độ không đảm bảo được áp dụng cho sự thay đổi của độ trượt gió và đổi hướng gió.

Kết quả tốt nhất từ việc sử dụng tiêu chuẩn này đạt được bằng cách đo tất cả các tham số yêu cầu và sử dụng tất cả các quy trình liên quan. Tuy nhiên, nếu điều này là không thể, có những lựa chọn cả cho việc thiết lập phép đo và cho việc sử dụng các quy trình. Các tùy chọn này được mô tả trong Bảng 1. Các tùy chọn đề cập đến việc sử dụng thiết bị đo gió, chuẩn hóa được áp dụng và các độ không đảm bảo bổ sung liên quan đến việc thiếu các phép đo.

Bảng 1 - Tổng quan về các cấu hình phép đo gió đối với các phép đo đường cong công suất đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn này

6  Chuẩn bị cho thử nghiệm hiệu suất

6.1  Yêu cầu chung

Các điều kiện thử nghiệm cụ thể liên quan đến phép đo hiệu suất năng lượng của tuabin gió phải được xác định rõ ràng và được ghi lại trong báo cáo thử nghiệm, như được trình bày chi tiết trong Điều 10.

6.2  Tuabin gió và đấu nối điện

Như được nêu chi tiết trong Điều 10, tuabin gió và đấu nối điện phải được mô tả và lập thành tài liệu để xác định duy nhất cấu hình máy cụ thể cần thử nghiệm.

6.3  Vị trí thử nghiệm

6.3.1  Yêu cầu chung

Tại vị trí thử nghiệm, thiết bị đo gió phải được lắp đặt ở vùng lân cận của tuabin gió để xác định tốc độ gió truyền động cho tuabin gió.

Độ trượt gió và các đặc điểm ổn định khí quyển của vị trí có thể có ảnh hưởng đáng kể đến phép đo gió và hiệu suất năng lượng thực tế của tuabin gió. Thường có một chu kỳ ổn định khí quyển trong ngày, với khí quyển ổn định hình thành vào ban đêm và khí quyển trung tính hoặc không ổn định hình thành vào ban ngày khi mặt trời đốt nóng mặt đất, làm tăng luồng xoáy và trộn lẫn trong lớp ranh giới. Trượt gió, đổi hướng gió và luồng xoáy đều là chức năng của sự ổn định khí quyển và tác động đến mối quan hệ giữa tốc độ gió ở độ cao hub với tốc độ gió tương đương của rôto và các cấu hình bất thường có thể ảnh hưởng đến quá trình chuyển đổi năng lượng của tuabin gió. Ngoài ra, hiệu ứng sai lệch luồng không khí có thể khiến tốc độ gió tại vị trí đo tốc độ gió và tốc độ gió tại tuabin gió khác nhau mặc dù có tương quan với nhau.

Vị trí thử nghiệm phải được đánh giá đối với các nguồn gây sai lệch luồng không khí để:

a) chọn vị trí đặt thiết bị đo gió;

b) xác định khu vực đo thích hợp;

c) xác định xem có yêu cầu hiệu chuẩn vị trí hay không, sau đó xác định việc hiệu chỉnh luồng không khí thích hợp bằng phép đo theo Phụ lục C;

d) đánh giá độ không đảm bảo đo do sai lệch luồng không khí.

Các yếu tố sau đây sẽ được xem xét cụ thể:

1) sự thay đổi và gồ ghề của địa hình;

2) các tuabin gió khác;

3) chướng ngại vật (tòa nhà, cây cối, V.V.),

Vị trí thử nghiệm phải được lập thành tài liệu như chi tiết trong Điều 10.

6.3.2  Vị trí đặt thiết bị đo gió

Cần cẩn thận trong việc xác định vị trí thiết bị đo gió. Thiết bị đo gió không được đặt quá gần tuabin gió, vì tốc độ gió sẽ bị ảnh hưởng ở phía trước tuabin gió. Ngoài ra, không được đặt quá xa tuabin gió, vì mối tương quan giữa tốc độ gió và sản lượng điện sẽ giảm. Thiết bị đo tốc độ gió phải được đặt cách tuabin gió một khoảng từ 2 đến 4 lần đường kính rôto D của tuabin gió. Nên sử dụng khoảng cách bằng 2,5 lần đường kính rôto D. Trong trường hợp tuabin gió trục đứng, xem Điều H.3.

Trước khi thực hiện thử nghiệm hiệu suất năng lượng và trong việc lựa chọn vị trí cho thiết bị đo gió, cần tính đến yêu cầu loại trừ các phép đo khỏi tất cả các khu vực mà thiết bị đo gió hoặc tuabin gió sẽ bị nhiễu loạn luồng không khí và do đó nên chọn vị trí đặt thiết bị đo gió để đảm bảo duy trì các khu vực hiệu quả.

Trong hầu hết các trường hợp, vị trí tốt nhất cho thiết bị đo gió sẽ là hướng ngược gió của tuabin gió theo hướng mà gió hiệu quả nhất dự kiến sẽ đến trong quá trình thử nghiệm. Tuy nhiên, trong các trường hợp khác, có thể phù hợp hơn khi đặt thiết bị đo gió bên cạnh tuabin gió vì các điều kiện gió sẽ giống nhau hơn, ví dụ như đối với tuabin gió đặt trên sườn núi.

6.3.3  Khu vực đo

(Các) khu vực đo phải loại trừ các hướng có chướng ngại vật đáng kể và các tuabin gió khác, khi được nhìn từ tuabin gió được thử nghiệm và thiết bị đo gió.

Đối với tất cả các tuabin gió lân cận và các chướng ngại vật đáng kể, các hướng được loại trừ do hiệu ứng luồng rẽ khí phải được xác định bằng cách sử dụng quy trình trong IEC 61400-12-5. Các khu vực bị nhiễu được loại trừ do thiết bị đo gió ở trong luồng rẽ khí của tuabin gió đang được thử nghiệm được thể hiện trong Hình 1 cho các khoảng cách 2D, 2,5D và 4D. Lý do để giảm (các) khu vực đo có thể là điều kiện địa hình đặc biệt hoặc dữ liệu đo bất ngờ từ các hướng có cấu trúc phức tạp. Tất cả các lý do để giảm khu vực đo phải được ghi lại rõ ràng.

Hình 1 - Yêu cầu về khoảng cách đặt thiết bị đo gió và khu vực đo tối đa cho phép

6.3.4  Hệ số hiệu chỉnh và độ không đảm bảo đo do sai lệch luồng không khí bắt nguồn từ địa hình

Vị trí thử nghiệm phải được đánh giá đối với các nguồn gây sai lệch luồng không khí do sự thay đổi địa hình. Đánh giá trong Phụ lục B sẽ xác định xem có thể đo được đường cong công suất mà không cần hiệu chuẩn vị trí hay không. Nếu các tiêu chí của Phụ lục B được đáp ứng, chế độ luồng gió của vị trí không cần đến hiệu chỉnh vị trí. Tuy nhiên, giả định rằng không cần hiệu chỉnh luồng gió, độ không đảm bảo áp dụng do sai lệch luồng không khí của vị trí thử nghiệm phải tối thiểu là 2 % giá trị tốc độ gió đo được nếu thiết bị đo gió được đặt ở khoảng cách từ 2 lần đến 3 lần đường kính rôto của tuabin gió và 3 % hoặc lớn hơn nếu khoảng cách từ 3 lần đến 4 lần đường kính rôto, trừ khi có thể cung cấp bằng chứng khách quan định lượng một độ không đảm bảo đo khác.

CHÚ THÍCH: Những độ không đảm bảo này bắt nguồn từ phân tích WAsP (Chương trình phân tích và ứng dụng bản đồ gió, Năng lượng gió DTU) của một ngọn đồi Gauss đáp ứng các yêu cầu về địa hình của Phụ lục B.

Nếu các tiêu chí của Phụ lục B không được đáp ứng hoặc mong muốn có độ không đảm bảo đo nhỏ hơn do sai lệch luồng không khí của vị trí thử nghiệm, thì việc hiệu chuẩn vị trí thử nghiệm phải được thực hiện theo Phụ lục C. Các hệ số hiệu chỉnh luồng gió đo được cho từng khu vực sẽ được sử dụng.

7  Thiết bị thử nghiệm

7.1  Công suất điện

Công suất điện ròng của tuabin gió phải được đo bằng thiết bị đo công suất (ví dụ: bộ chuyển đổi công suất) và dựa trên các phép đo dòng điện và điện áp trên từng pha.

Cấp chính xác của máy biến dòng phải đáp ứng các yêu cầu của TCVN 11845-2 (IEC 61869-2) và cấp chính xác của máy biến điện áp, nếu được sử dụng, phải đáp ứng các yêu cầu của TCVN 11845-3 (IEC 61869-3). Chúng phải có cấp chính xác 0,5 hoặc tốt hơn.

Độ chính xác của thiết bị đo công suất, nếu là bộ chuyển đổi công suất, phải đáp ứng các yêu cầu của IEC 60688 và phải là cấp chính xác 0,5 hoặc tốt hơn. Nếu thiết bị đo công suất không phải là bộ chuyển đổi công suất thì độ chính xác phải tương đương với bộ chuyển đổi công suất cấp chính xác 0,5. Dải làm việc của thiết bị đo công suất phải được đặt để đo tất cả các đỉnh công suất tức thời dương và âm do tuabin gió tạo ra. Theo hướng dẫn dành cho tuabin gió được điều chỉnh bằng bộ điều khiển tích cực cỡ megawatt, phạm vi toàn thang đo của thiết bị đo công suất phải được đặt thành -25 % đến +125 % công suất danh định của tuabin gió. Trong các trường hợp khác, phạm vi cao hơn có thể là cần thiết. Điều này sẽ được kiểm tra cho từng trường hợp. Tất cả dữ liệu phải được xem xét định kỳ trong quá trình thử nghiệm để đảm bảo rằng các giới hạn về dải của thiết bị đo công suất không bị vượt quá. Thiết bị chuyển đổi công suất phải được hiệu chuẩn bởi các chuẩn đảm bảo liên kết chuẩn. Thiết bị đo công suất phải được lắp đặt giữa tuabin gió và đấu nối điện để đảm bảo rằng chỉ đo công suất điện tác dụng ròng (tức là giảm do tự tiêu thụ). Phải nêu rõ các phép đo được thực hiện ở phía tuabin gió hay phía lưới điện của máy biến áp.

7.2  Tốc độ gió

7.2.1  Yêu cầu chung

Tốc độ gió chỉ được đo ở độ cao hub (HH) là định nghĩa tốc độ gió mặc định và sẽ luôn được sử dụng. Đây có thể được coi là trường hợp giới hạn của tốc độ gió tương đương của rôto khi chỉ có một độ cao đo và có độ không đảm bảo bổ sung do thiếu phép đo biên dạng gió độ trượt gió hoặc đổi hướng gió (xem E.11.2.2). Khuyến nghị rằng phép đo tốc độ gió ở độ cao hub được bổ sung bằng phép đo độ trượt gió ở nửa dưới của rôto để giảm độ không đảm bảo của tốc độ gió. Để giảm hơn nữa độ không đảm bảo của tốc độ gió, tốc độ gió tương đương của rôto (REWS), xem 9.1.3.2 và Phụ lục Q, cần được sử dụng làm biến đầu vào tốc độ gió của đường cong công suất.

Các cấu hình đo tốc độ gió được tóm tắt trong Bảng 2, có tính đến các hạn chế hiện thời của từng công nghệ đo liên quan đến phân loại độ phức tạp của địa hình. Các thiết bị cảm biến từ xa giả định tính đồng nhất của luồng gió ngang thông qua thể tích được quét giới hạn việc áp dụng các công nghệ này đối với các điều kiện địa hình không phức tạp để thử nghiệm hiệu suất năng lượng. Do đó, chỉ áp dụng các cấu hình dựa trên Bảng 2.

Bảng 2 - Cấu hình đo tốc độ gió (X chỉ cấu hình cho phép)

Các cấu hình cảm biến khác nhau có thể có bao gồm máy đo gió lắp đặt phía trên cột khí tượng và lắp đặt phía cạnh (xem IEC 61400-50-1) và thiết bị cảm biến từ xa (xem IEC 61400-50-2). Chúng cung cấp các phép đo tốc độ gió ở độ cao hub, tốc độ gió tương đương của rôto và biến dạng trượt gió. IEC 61400-50-1 mô tả các yêu cầu và quy trình chung, phổ biến đối với các phép đo gió bằng máy đo gió dạng cốc và âm thanh lắp đặt phía trên cột và lắp đặt phía cạnh. IEC 61400-50-2 mô tả các quy trình và yêu cầu chung đối với các phép đo gió bằng thiết bị cảm biến từ xa.

7.2.2  Yêu cầu chung đối với máy đo gió lắp đặt trên cột khí tượng

Các yêu cầu sau đây áp dụng cho tất cả các ứng dụng máy đo gió dạng cốc và âm thanh như được mô tả trong IEC 61400-50-1.

Việc bố trí máy đo gió để thử nghiệm hiệu suất năng lượng phải bao gồm máy đo gió ở độ cao hub chính và máy đo gió điều khiển.

Máy đo gió phải đáp ứng các yêu cầu trong Phụ lục I và IEC 61400-50-1 đối với máy đo gió dạng cốc và âm thanh. Đối với các phép đo hiệu suất năng lượng, phải sử dụng máy đo gió có cấp chính xác tốt hơn 1,7A hoặc 1,7C. Ngoài ra, ở những địa hình yêu cầu hiệu chỉnh vị trí, nên sử dụng cấp chính xác tốt hơn 2,5B, 2,5D hoặc 1,7S; xem Phụ lục I, Phụ lục J và IEC 61400-50-1 về các cấp phân loại.

Máy đo gió phải được hiệu chuẩn theo Phụ lục F và IEC 61400-50-1 trước đợt đo và, nếu cần, hiệu chuẩn lại sau đợt đo (hiệu chuẩn sau), cần phải kiểm tra và ghi lại rằng máy đo gió duy trì hiệu lực hiệu chuẩn của nó trong suốt thời gian đo. Điều này có thể đạt được bằng cách so sánh kết quả hiệu chuẩn ban đầu với kết quả hiệu chuẩn sau; một cách khác, cho phép so sánh máy đo gió tại chỗ theo quy trình trong Phụ lục K và IEC 61400-50-1.

Khi thực hiện hiệu chuẩn sau, chênh lệch giữa các đường hồi quy của hiệu chuẩn và hiệu chuẩn sau phải nằm trong phạm vi ±0,1 m/s trong dải từ 4 m/s đến 12 m/s. Chỉ hiệu chuẩn trước đợt đo mới được sử dụng cho thử nghiệm hiệu suất. Việc hiệu chuẩn máy đo gió phải được thực hiện theo quy trình trong Phụ lục F và IEC 61400-50-1. Nếu chênh lệch tối đa giữa các đường hồi quy của hiệu chuẩn và hiệu chuẩn sau nằm ngoài ±0,1 m/s trong dải từ 4 m/s đến 12 m/s, thì độ không đảm bảo chuẩn của việc hiệu chuẩn máy đo gió u_{VS,precal, i} phải tăng lên (ít nhất là đến độ chênh lệch lớn nhất này, nhưng không quá ±0,2 m/s). Nếu chênh lệch lớn hơn ±0,2 m/s thì phép so sánh máy đo gió tại chỗ được mô tả trong Phụ lục K và IEC 61400-50-1 được sử dụng để xác định điểm khi độ lệch dữ liệu xuất hiện và dữ liệu bị lỗi tiếp theo phải bị từ chối. Nếu thử nghiệm tại chỗ không thể xác định điểm bắt đầu xảy ra sai lệch, thì chênh lệch hiệu chuẩn sau sẽ được thêm vào dưới dạng độ không đảm bảo.

Một cách khác, quy trình hiệu chuẩn tại chỗ được mô tả trong Phụ lục K và IEC 61400-50-1 phải được sử dụng để kiểm tra tính toàn vẹn của máy đo gió trong suốt thời gian đo. Trong quy trình này, một máy đo gió điều khiển được sử dụng để theo dõi máy đo gió chính. Khi máy đo gió dạng cốc được sử dụng làm máy đo gió chính, thì máy đo gió dạng cốc hoặc máy đo gió âm thanh có thể được sử dụng làm máy đo gió điều khiển. Trường hợp một máy đo gió âm thanh được sử dụng làm máy đo gió chính, thì máy đo gió điều khiển sẽ là máy đo gió dạng cốc. Trong trường hợp đường cong công suất dẫn xuất REWS thu được từ các phép đo cột khí tượng cao hơn độ cao hub, phải có một máy đo gió chính được lắp đặt bên cạnh ở độ cao hub trên cột với một máy đo gió điều khiển lắp đặt kèm đáp ứng các yêu cầu lắp đặt trong Phụ lục G và IEC 61400-50-1.

Độ không đảm bảo đo trong phép đo tốc độ gió xuất phát từ một số nguồn không đảm bảo như được quy định trong IEC 61400-50-1. Cụ thể, độ không đảm bảo trong hiệu chuẩn, độ không đảm bảo do các đặc tính vận hành (phân loại phép đo gió) và các độ không đảm bảo do hiệu ứng lắp đặt đều phải được lấy từ IEC 61400-50-1.

7.2.3  Máy đo gió lắp đặt phía trên

Khi các phép đo tốc độ gió được thực hiện bằng máy đo gió lắp đặt phía trên, thì áp dụng các yêu cầu nêu trong IEC 61400-50-1 đối với việc lắp đặt. Độ cao lắp đặt của cảm biến bên trên mặt đất phải được kiểm tra xác nhận bằng phép đo và phương pháp đo cũng như độ không đảm bảo chuẩn của nó phải được ghi thành tài liệu. Để xác định mức mặt đất, có thể ước tính độ cao trung bình trong bán kính 2 m quanh đế cột hoặc bán kính 5 m quanh để tuabin. Độ không đảm bảo đo ở độ cao của cảm biến cần loại trừ độ không đảm bảo của ước tính mức mặt đất. Đối với điều kiện ngoài khơi, mức mặt đất cần được coi là mực nước biển trung bình.

CHÚ THÍCH: Phép đo độ cao có thể được thực hiện bằng thiết bị đo có hiệu chuẩn có thể truy vết, ví dụ máy kinh vì có thể lấy các độ cao từ phép đo góc trong mặt phẳng thẳng đứng.

Độ không đảm bảo chuẩn của phép đo chiều cao của cảm biến tốc độ gió so với mặt đất ước tính phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,2 m. Máy đo gió điều khiển phải được lắp theo các yêu cầu trong IEC 61400-50- 1. Khi có tia sét và đáp ứng các yêu cầu của IEC 61400-50-1 liên quan đến sự phân cách với máy đo gió lắp đặt phía trên và nhiễu loạn luồng rẽ khí, thì không cần xem xét độ không đảm bảo bổ sung do sai lệch luồng không khí từ đỉnh.

7.2.4  Máy đo gió lắp đặt phía cạnh

Việc lắp đặt phải tuân theo yêu cầu đối với máy đo gió lắp đặt phía cạnh như trong IEC 61400-50-1. Chiều cao lắp đặt của máy đo gió lắp đặt phía cạnh so với mức mặt đất (xem 7.2.3 về định nghĩa mức mặt đất và hướng dẫn đo độ cao) phải được kiểm tra xác nhận bằng phép đo và phương pháp đo và độ không đảm bảo của nó được ghi vào tài liệu. Độ không đảm bảo chuẩn của phép đo độ cao phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,2 m.

Một máy đo gió hoạt động trong luồng rẽ khí của cột khí tượng bị nhiễu loạn rất nhiều. Các phép đo đạt được trong điều kiện này sẽ không được sử dụng trong phân tích hiệu suất năng lượng.

Cho phép hiệu chỉnh máy đo gió lắp đặt phía cạnh đối với sai lệch luồng không khí cột khí tượng và được mô tả thêm trong IEC 61400-50-1. Cơ sở kỹ thuật cho việc hiệu chỉnh và tác động của việc hiệu chỉnh phải được lập thành văn bản. Các cần phải có hướng giống hệt nhau để đảm bảo sự giống nhau của sai lệch luồng không khí giữa các độ cao khác nhau. Thiết kế cột khí tượng và cần phải có hiệu ứng sai lệch luồng không khí tương tự ở cảm biến với chênh lệch tối đa cho phép về sai lệch tốc độ gió là 1 % giữa tất cả các độ cao khác nhau. Kích thước mặt cắt cột khí tượng phải nhất quán ở mỗi độ cao; do đó, trong trường hợp cột khí tượng đứng tự do có diện tích mặt cắt ngang cột khí tượng lớn hơn ở độ cao thấp hơn, cần đặc biệt lưu ý tuân theo các khuyến nghị trong IEC 61400-50-1. Một lựa chọn thay thế là lắp đặt một máy đo gió thứ hai ở từng độ cao đo trên một cần riêng biệt và giới hạn khu vực đo sao cho các phép đo tốc độ gió không sai lệch quá 1 %.

7.2.5  Thiết bị cảm biến từ xa (RSD)

Các thiết bị cảm biến từ xa được xem là đồng nhất về luồng gió nằm ngang qua thể tích quét hạn chế việc áp dụng các công nghệ đối với các điều kiện địa hình không phức tạp để thử nghiệm hiệu suất năng lượng như được xác định trong Phụ lục B. RSD phải được kiểm tra xác nhận trước đợt đo hoặc tại chỗ theo IEC 61400-50-2. Thiết bị cảm biến từ xa có thể được sử dụng để đo tốc độ gió theo độ cao hub, biên dạng trượt gió, đổi hướng gió và/hoặc tốc độ gió tương đương rôto dựa trên các phép đo ở nhiều độ cao (xem 7.2.8). Trong bất kỳ trường hợp nào, RSD phải được so sánh đồng thời với máy đo gió lắp đặt phía trên trên một cột khí tượng ở độ cao không thấp hơn mức tối thiểu của chiều cao đỉnh dưới của rôto tuabin gió hoặc 40 m như được định nghĩa trong IEC 61400-50-2. Các yêu cầu đối với máy đo gió lắp đặt phía trên giống như các yêu cầu được quy định trong 7.2.3.

Độ không đảm bảo của các phép đo tốc độ gió RSD phải được tính theo IEC 61400-50-2.

7.2.6  Đo tốc độ gió tương đương qua rôto

Nếu tốc độ gió được đo ở ba độ cao trở lên qua rôto tuabin gió như được xác định trong 7.2.8, thì tốc độ gió tương đương qua rôto có thể được tính theo 9.1.3. Lưu ý rằng nên sử dụng nhiều hơn ba độ cao đo. Có ba tùy chọn để đo tốc độ gió tương đương qua rôto như mô tả từ a) đến c) như sau.

a) Khi sử dụng máy đo gió độ cao hub lắp đặt phía trên đáp ứng các yêu cầu của 7.2.3 cùng với RSD đáp ứng các yêu cầu của 7.2.5 và địa hình đáp ứng các yêu cầu của Phụ lục B, thì các phép đo từ máy đo gió độ cao hub và RSD được kết hợp để xác định tốc độ gió tương đương qua rôto theo 9.1.3.

b) Khi sử dụng máy đo gió không ở độ cao hub nhưng đáp ứng các yêu cầu đối với máy đo gió lắp đặt phía trên của 7.2.3 với RSD đáp ứng các yêu cầu của 7.2.5 và địa hình đáp ứng các yêu cầu trong IEC 61400-12-5:2022, Điều 9, thì các phép đo RSD được sử dụng trực tiếp để xác định tốc độ gió tương đương qua rôto theo 9.1.3.

c) Khi sử dụng cột khí tượng cao hơn độ cao hub với các phép đo lắp đặt phía cạnh được phân bố qua độ cao rôto, bao gồm máy đo gió ở độ cao hub, thì các phép đo tốc độ gió của máy đo gió lắp đặt phía cạnh có thể được sử dụng trực tiếp để đo tốc độ gió tương đương qua rôto theo 9.1.3.

7.2.7  Đo tốc độ gió ở độ cao hub

Có ba tùy chọn để đo tốc độ gió ở độ cao trục như mô tả từ a) đến c) như sau.

a) Khi sử dụng cột khí tượng độ cao hub, các phép đo tốc độ gió ở độ cao hub phải đáp ứng các yêu cầu mô tả trong 7.2.3.

b) Nếu địa hình đáp ứng các yêu cầu trong Điều 9, IEC 61400-12-5:2022, thì có thể đo tốc độ gió ở độ cao hub bằng RSD đáp ứng các yêu cầu của 7.2.5 và lưu ý cụ thể yêu cầu so sánh RSD với một máy đo gió lắp đặt phía trên đồng thời.

c) Cột khí tượng cao hơn độ cao hub có thể được sử dụng để đón gió tốt hơn tốc độ gió qua vùng rôto. Trong trường hợp này, tốc độ gió ở độ cao hub phải được đo bằng cảm biến lắp đặt phía cạnh trên cần theo các yêu cầu được mô tả trong 7.2.4.

Đối với định nghĩa về độ cao hub của tốc độ gió, việc thiếu kiến thức về độ trượt gió thẳng đứng hoặc đổi hướng gió qua rôto tuabin gió sẽ được tính đến bằng cách thêm một số hạng về độ không đảm bảo theo Phụ lục E dựa trên độ trượt gió hoặc đổi hướng ước tính hoặc đo được. Trong trường hợp chỉ có sẵn số đo tốc độ gió theo độ cao hub thì độ trượt gió hoặc đổi hướng gió ước tính dựa trên các đặc điểm của vị trí (ví dụ: độ gồ ghề) hoặc phép đo hoặc mô hình hóa trước đó tại vị trí (ví dụ: trong đợt đánh giá nguồn) phải được sử dụng làm đầu vào cho việc phân tích độ không đảm bảo. Khi tốc độ gió ở độ cao hub được xác định bằng cách sử dụng RSD hoặc cao hơn cột khí tượng ở độ cao hub với các phép đo tốc độ gió lắp đặt phía cạnh qua rôto hoặc vị trí bên dưới dụng cụ đo lắp đặt phía cạnh ở độ cao hub và đáp ứng các yêu cầu tối thiểu được mô tả trong 7.2.8, thì độ trượt gió hoặc đổi hướng gió thu được từ RSD hoặc các thiết bị lắp đặt phía cạnh phải được sử dụng làm đầu vào cho đánh giá độ không đảm bảo.

7.2.8  Đo độ trượt gió

Khi có sẵn các phép đo tốc độ gió trong một dải độ cao, thì độ trượt gió phải được đo và sử dụng cho tốc độ gió tương đương qua rôto hoặc để xác định bậc trượt gió.

Các phép đo độ trượt gió phải được thực hiện bằng cách sử dụng máy đo gió lắp đặt phía cạnh như được mô tả trong 7.2.4 hoặc bằng một thiết bị cảm biến từ xa duy nhất như được mô tả trong 7.2.5. Các thông số kỹ thuật khác về phép đo độ trượt gió bằng cách sử dụng thiết bị cảm biến từ xa hoặc phép đo cột khí tượng được nêu trong IEC 61400-50-2 và IEC 61400-50-1, tương ứng.

Phép đo tốc độ gió tương đương của rôto phải bao gồm các phép đo tốc độ gió trên độ cao hub. Để áp dụng hiệu chỉnh độ trượt gió dựa trên phép đo, phải có ít nhất ba phép đo tốc độ gió được phân bổ trên khu vực quét của rôto. Tuy nhiên, để giảm thiểu độ không đảm bảo của tốc độ gió, nên có càng nhiều độ cao đo càng tốt. Độ cao đo phải được phân bố đối xứng xung quanh độ cao hub và đồng đều trên phạm vi thẳng đứng của khu vực quét rôto.

Độ cao đo tối thiểu phải bao gồm các độ cao sau:

a) H ± 1,0 %;

b) giữa H - R và H - (2/3R):

c) giữa H + (2/3R) và H + R,

trong đó H là độ cao hub của tuabin gió và R là bán kính của vùng quét của rôto, xem Hình 2.

Hình 2 - Độ cao đo độ trượt gió phù hợp với phép đo tốc độ gió tương đương qua rôto

Nếu cột khí tượng ở độ cao hub hoặc cao hơn một chút, thì có thể không có sẵn phép đo tốc độ gió ở trên độ cao hub đối với phép đo độ trượt gió. Trong trường hợp đó, các phép đo được sử dụng để xác định độ trượt gió phải bao gồm ít nhất ở các độ cao sau:

a) máy đo gió lắp đặt phía cạnh càng gần độ cao hub càng tốt trong khi vẫn đáp ứng các yêu cầu trong IEC 61400-50-1 để tách biệt với máy đo gió lắp đặt phía trên;

b) giữa H - R và H - (2/3R) và đáp ứng các yêu cầu trong IEC 61400-50-1 đối với máy đo gió lắp đặt phía cạnh;

trong đó H là độ cao hub của tuabin gió và R là bán kính của vùng quét của rôto, xem Hình 3.

Hình 3 - Các độ cao đo độ trượt gió khi không có sẵn các phép đo tốc độ gió trên độ cao trục (chỉ để xác định bậc trượt gió)

7.3  Hướng gió

Các phép đo hướng gió được sử dụng làm đầu vào cho việc hiệu chỉnh vị trí, để lọc dữ liệu theo khu vực hướng hiệu quả và để xác định đổi hướng gió. Hướng gió phải được đo bằng một cảm biến hướng gió. Có thể là một chong chóng gió hoặc máy đo gió âm thanh 2D hoặc 3D hoặc một RSD. Khi sử dụng máy đo gió âm thanh, phải sử dụng kết hợp với chong chóng gió thông thường để điều khiển. Nếu sử dụng RSD, phải kiểm tra xác nhận hướng gió theo IEC 61400-50-2.

Hướng gió tức thời nằm ngang phải được xác định và lấy trung bình trong 10 min. Lấy trung bình vectơ (lấy trung bình các thành phần cosin và sin của các giá trị hướng gió tức thời lấy arctan của các giá trị trung bình và điều chỉnh theo thang 0° đến 360°) là một phương pháp để tính hướng gió trung bình.

Một phương pháp khác là mở rộng thang hướng gió cho các giá trị trên 360° và tính giá trị trung bình trong 10 min, sau đó điều chỉnh giá trị trung bình trong dải từ 0° đến 360°. Dữ liệu được đo trong dải cố định của chong chóng gió, thường ở vạch phía bắc của thân cảm biến hướng gió, thường không được xác định (hở mạch hoặc ngắn mạch) và phải loại trừ. Độ không đảm bảo chuẩn kết hợp giữa hiệu chuẩn, vận hành và định hướng của phép đo hướng gió phải nhỏ hơn 5°. Cảm biến hướng gió phải được hiệu chuẩn theo Phụ lục N và IEC 61400-50-1.

7.4  Mật độ không khí

Mật độ không khí phải được suy ra từ phép đo nhiệt độ không khí, áp suất không khí và độ ẩm tương đối. Để thay thế cho phép đo độ ẩm, có thể sử dụng giá trị giả định là độ ẩm tương đối 50 % nếu độ ẩm không được đo. Mật độ không khí phải được tính bằng Công thức (12) trong 9.1.5.

Ngoại trừ trường hợp sử dụng cột khí tượng ngắn hơn độ cao hub kết hợp với thiết bị cảm biến từ xa, cảm biến nhiệt độ, áp suất khí quyển và độ ẩm tương đối phải được đặt trong phạm vi 10 m tính từ độ cao hub trên cột khí tượng ở mức tối thiểu 1,5 m bên dưới máy đo gió chính đồng thời đáp ứng các yêu cầu lắp đặt đối với các thiết bị khác được xác định trong IEC 61400-50-1.

Cảm biến nhiệt độ phải được lắp đặt trong tấm chắn bức xạ.

Cảm biến áp suất khí quyển có thể được lắp đặt trong hộp chịu thời tiết. Tuy nhiên, cần cẩn thận để đảm bảo rằng hộp được thông hơi đúng cách để việc đọc áp suất không bị ảnh hưởng bởi sự phân bố áp suất xung quanh hộp. Các phép đo áp suất không khí phải luôn được hiệu chỉnh theo độ cao hub thích hợp theo ISO 2533.

Cảm biến độ ẩm phải được lắp đặt trong phạm vi 10 m tính từ độ cao hub để biểu thị độ ẩm tại đường tâm rôto tuabin gió.

Nếu cột khí tượng có sẵn để thử nghiệm hiệu suất năng lượng thấp hơn độ cao hub (đặc biệt khi cột khí tượng ngắn hơn được sử dụng kết hợp với cảm biến từ xa như xác định trong Phụ lục L), các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm và áp suất phải được đặt ở độ cao trong khoảng từ 1,5 m đến 10 m so với máy đo gió chính. Áp suất khí quyển phải được điều chỉnh theo độ cao hub theo tài liệu này. Ngoài ra, nhiệt độ không khí phải được điều chỉnh theo độ cao hub với giả định rằng môi trường thay đổi theo ISO 2533. Một cách khác, một cảm biến nhiệt độ được lắp đặt trên vỏ tuabin gió. Cảm biến phải được lắp đặt ít nhất 1 m phía trên vỏ tuabin gió và ngược gió của bất kỳ hệ thống thông gió hiện có nào.

7.5  Tốc độ quay và góc pitch

Tốc độ quay và góc pitch phải được đo trong suốt quá trình thử nghiệm nếu có nhu cầu cụ thể. Ví dụ, nếu có nhu cầu áp dụng các phép đo liên quan đến thử nghiệm tiếng ồn do âm thanh. Nếu được đo, các phép đo phải được ghi vào báo cáo theo Điều 10.

7.6  Điều kiện của cánh quạt

Điều kiện của các cánh quạt có thể ảnh hưởng đến đường cong công suất, đặc biệt đối với các tuabin gió được điều chỉnh dừng. Có thể hữu ích trong việc hiểu các đặc tính của tuabin gió để theo dõi các yếu tố ảnh hưởng đến điều kiện của cánh quạt bao gồm lượng mưa, đóng băng và sự tích tụ của côn trùng và bụi bẩn.

7.7  Hệ thống điều khiển tuabin gió

Các tín hiệu trạng thái đầy đủ phải được xác định, kiểm tra xác nhận và giám sát để cho phép áp dụng các tiêu chí loại bỏ của 8.4. Lấy các thông số này từ hệ thống dữ liệu của bộ điều khiển tuabin gió là đủ. Định nghĩa của từng tín hiệu trạng thái phải được ghi vào báo cáo.

CHÚ THÍCH: Một tín hiệu trạng thái trên máy phát đóng mạch là đủ để xác nhận thuật toán điều khiển độ trễ ngắt mạch.

7.8  Hệ thống thu thập dữ liệu

Hệ thống thu thập dữ liệu kỹ thuật số có tốc độ lấy mẫu trên mỗi kênh tối thiểu 1 Hz phải được sử dụng để thu thập các số đo và lưu trữ dữ liệu được lấy mẫu hoặc số liệu thống kê của bộ dữ liệu như được mô tả trong 8.3.

Hiệu chuẩn và độ chính xác của chuỗi hệ thống dữ liệu (truyền dẫn, ổn định tín hiệu và ghi dữ liệu) phải được kiểm tra xác nhận bằng cách đưa các tín hiệu đã biết từ một nguồn đã hiệu chuẩn, truy nguyên được tại các đầu của bộ chuyển đổi và so sánh các đầu vào này với các số đọc được ghi lại. Theo hướng dẫn, độ không đảm bảo của hệ thống thu thập dữ liệu phải không đáng kể so với độ không đảm bảo của cảm biến.

8  Quy trình đo

8.1  Yêu cầu chung

Mục đích của quy trình đo là thu thập dữ liệu đáp ứng một bộ tiêu chí được xác định rõ ràng để đảm bảo rằng dữ liệu có đủ số lượng và chất lượng để xác định chính xác các đặc tính hiệu suất năng lượng của tuabin gió. Quy trình đo phải được lập tài liệu, như được nêu chi tiết trong Điều 10, sao cho mọi bước quy trình và điều kiện thử nghiệm có thể được xem xét và lặp lại nếu cần.

Độ chính xác của các phép đo phải được thể hiện dưới dạng độ không đảm bảo chuẩn, như được mô tả trong Phụ lục D. Trong thời gian đo, dữ liệu phải được xác nhận định kỳ để đảm bảo chất lượng cao. Nhật ký thử nghiệm phải được duy trì để ghi lại tất cả các sự kiện quan trọng trong quá trình thử nghiệm hiệu suất năng lượng.

8.2  Vận hành tuabin gió

Trong thời gian đo, tuabin gió phải hoạt động bình thường, như được quy định trong sổ tay hướng dẫn vận hành tuabin gió và không được thay đổi cấu hình máy. Trạng thái hoạt động của tuabin gió phải được báo cáo như mô tả trong Điều 10. Việc bảo trì bình thường của tuabin gió phải được thực hiện trong suốt thời gian đo, nhưng phải được ghi lại trong nhật ký thử nghiệm. Bất kỳ hành động bảo trì đặc biệt nào, ví dụ như rửa cánh quạt thường xuyên, đảm bảo hoạt động tốt trong quá trình thử nghiệm phải được đặc biệt ghi lại. Nên tránh những hành động bảo trì đặc biệt như vậy.

8.3  Thu thập dữ liệu

Dữ liệu phải được thu thập liên tục ở tốc độ lấy mẫu từ 1 Hz trở lên. Nhiệt độ không khí, áp suất không khí, độ ẩm và lượng mưa, nếu đo, có thể được lấy mẫu với tốc độ chậm hơn, nhưng ít nhất một lần mỗi phút.

Hệ thống thu thập dữ liệu sẽ lưu trữ dữ liệu được lấy mẫu hoặc thống kê của các bộ dữ liệu như sau:

a) giá trị trung bình;

b) độ lệch chuẩn;

c) giá trị lớn nhất;

d) giá trị nhỏ nhất.

Các bộ dữ liệu đã chọn phải dựa trên các khoảng thời gian 10 min lấy từ dữ liệu được đo liền kề. Dữ liệu phải được thu thập cho đến khi thỏa mãn các yêu cầu xác định trong 8.5.

8.4  Loại bỏ dữ liệu

Để đảm bảo chỉ sử dụng dữ liệu thu được trong quá trình vận hành bình thường của tuabin gió trong phân tích và để đảm bảo dữ liệu không bị sai lạc, các bộ dữ liệu sẽ được loại trừ khỏi cơ sở dữ liệu trong các trường hợp sau:

a) các điều kiện bên ngoài không phải tốc độ gió nằm ngoài dải làm việc của tuabin gió;

b) tuabin gió không thể hoạt động do tình trạng lỗi của tuabin gió;

c) tuabin gió được tắt bằng tay hoặc ở chế độ thử nghiệm hoặc hoặc bảo trì;

d) hỏng hóc hoặc xuống cấp (ví dụ do đóng băng) của thiết bị đo;

e) hướng gió bên ngoài (các) khu vực đo như được xác định trong 6.3.3;

f) hướng gió bên ngoài các khu vực hiệu chỉnh vị trí hiệu quả (hoàn chỉnh);

g) bất kỳ điều kiện khí quyển đặc biệt nào được lọc trong quá trình hiệu chuẩn vị trí cũng phải được lọc trong quá trình thử nghiệm đường cong công suất.

Bất kỳ tiêu chí từ chối nào khác phải được ghi vào báo cáo rõ ràng.

Ảnh hưởng đến đường cong công suất của vòng lặp trễ lớn trong thuật toán điều khiển ngắt mạch có thể là đáng kể. Ảnh hưởng này không được bao gồm trong đường cong công suất và tất cả các bộ dữ liệu trong đó tuabin gió đã ngừng phát điện do ngắt mạch ở tốc độ gió cao phải bị loại trừ. Nếu đáp ứng ngắt mạch đạt đến trong khoảng thời gian đo, các số đo có thể được trình bày trong cơ sở dữ liệu đặc biệt bao gồm tất cả các điểm dữ liệu trong cơ sở dữ liệu. Đường cong công suất sẽ ghi lại ảnh hưởng của độ trễ tại thuật toán điều khiển ngắt mạch, cũng như ảnh hưởng của các tổn hao ký sinh bên dưới ngưỡng đóng mạch. Độ trễ ngắt mạch ảnh hưởng đến các bin tốc độ gió cao hơn và do đó, việc bỏ qua nó có thể dẫn đến việc ước tính quá cao sản lượng điện năng, đặc biệt là đối với các tình huống với tốc độ gió trung bình hàng năm cao hơn.

Các tập hợp con của cơ sở dữ liệu được thu thập trong các điều kiện vận hành đặc biệt (ví dụ: độ nhám của cánh quạt cao do bụi, muối, côn trùng và băng hoặc nếu điều kiện lưới điện thay đổi đáng kể) hoặc điều kiện khí quyển (ví dụ: lượng mưa, trượt gió) xảy ra trong khoảng thời gian đo có thể được chọn là cơ sở dữ liệu đặc biệt.

8.5  Cơ sở dữ liệu

Sau khi chuẩn hóa dữ liệu (xem 9.1), các tập dữ liệu đã chọn phải được sắp xếp bằng quy trình “phương pháp bin”, xem 9.2. Dải tốc độ gió phải được chia thành các bin 0,5 m/s liên tiếp lấy tâm là bội số của 0,5 m/s. Các bộ dữ liệu đã chọn ít nhất phải bao trùm dải tốc độ gió kéo dài từ 1 m/s dưới ngưỡng đóng mạch đến 1,5 lần tốc độ gió ở mức 85 % công suất danh định của tuabin gió. Ngoài ra, dải tốc độ gió trải từ 1 m/s dưới giới hạn tới tốc độ gió tại đó “AEP đo được” lớn hơn hoặc bằng 95 % “AEP-ngoại suy”, xem 9.3, trong đó “AEP-đo được” và “AEP-ngoại suy” được xác định bằng cách sử dụng các định nghĩa phù hợp, nhất quán về tốc độ gió (nghĩa là đường cong công suất suy ra từ tốc độ gió ở độ cao hub và phân bố tốc độ gió và, trong trường hợp REWS được suy ra, bằng đường cong công suất suy ra từ REWS và phân bổ tốc độ gió). Đối với tuabin gió điều khiển bước chủ động, đường cong công suất cũng có thể được coi là đầy đủ khi đạt được công suất danh định và công suất trung bình không thay đổi nhiều hơn giá trị lớn hơn của 0,5 % giá trị công suất hoặc 5 kW cho ba bin tốc độ gió liên tiếp và không có xu hướng tăng công suất qua ba mức trung bình bin này. Báo cáo phải nêu rõ một trong ba tiêu chí phạm vi tốc độ gió đã được đã sử dụng.

Cơ sở dữ liệu được coi là hoàn chỉnh khi đáp ứng các tiêu chí sau:

a) từng bin bao gồm tối thiểu 30 phút dữ liệu được lấy mẫu;

b) cơ sở dữ liệu bao gồm tối thiểu 180 h dữ liệu được lấy mẫu.

Nếu một bin không hoàn chỉnh duy nhất cản trở việc hoàn thành thử nghiệm, thì giá trị bin đó có thể được ước tính bằng phép nội suy tuyến tính từ hai bin hoàn chỉnh liền kề.

Cơ sở dữ liệu phải được trình bày trong báo cáo thử nghiệm như được nêu chi tiết trong Điều 10.

9  Kết quả thu được

9.1  Chuẩn hóa dữ liệu

9.1.1  Yêu cầu chung

Trong các điều từ 9.1.3 đến 9.1.6, ba phương pháp chuẩn hóa được mô tả cho các tác nhân chính của khí quyển trên các kết quả đường cong công suất: mật độ không khí, trượt gió, đổi hướng gió và cường độ luồng xoáy.

Mục đích của các chuẩn hóa này là để cải thiện độ chính xác của kết quả bằng các công thức cụ thể cho từng biến, ở một mức độ nào đó, điều này sẽ cho phép so sánh các kết quả từ các bộ dữ liệu khác nhau để đưa chúng về quy mô tương tự.

Các chuẩn hóa khác nhau nên được áp dụng như được chỉ ra ở lưu đồ trong Hình 4.

CHÚ THÍCH: Khi có sẵn các phép đo REWS tùy chọn, dữ liệu REWS đi theo đường chuẩn hóa song song với chuẩn hóa dữ liệu độ cao hub mặc định như được biểu thị bằng các thuật ngữ trong ngoặc vuông. Quá trình chuẩn hóa dữ liệu REWS được thực hiện riêng biệt ở mỗi độ cao đo cho tất cả các bước chuẩn hóa cho đến bước mà kết quả từ mỗi độ cao được kết hợp thành hiệu chỉnh trượt gió, REWS và đổi hướng gió. Một giá trị hiệu chỉnh REWS duy nhất được suy ra cho từng điểm dữ liệu 10 min ở từng bước tiếp theo song song với các hiệu chỉnh được áp dụng cho từng điềm dữ liệu ở độ cao hub.

Hình 4 - Quá trình áp dụng các chuẩn hóa khác nhau

9.1.2  Hiệu chỉnh sai lệch luồng không khí trên cột khí tượng bằng máy đo gió lắp đặt phía cạnh

Cho phép hiệu chỉnh tốc độ gió từ các máy đo gió lắp đặt phía cạnh đối với sai lệch luồng không khí trên cột khí tượng (yêu cầu trong Phụ lục s và IEC 61400-50-1 đối với sai lệch luồng không khí trên cột khí tượng tối đa là 1 % trước khi áp dụng hiệu chỉnh). Bất kỳ phương pháp hiệu chỉnh nào cũng phải được lập tài liệu và báo cáo theo các yêu cầu của Điều 10.

Có thể giảm thiểu tác động của sai lệch luồng không khí trên cột khí tượng đối với phép đo độ trượt gió bằng cách giảm khu vực đo nơi sai lệch luồng không khí trên cột khí tượng dưới một giới hạn nhất định. Cơ sở kỹ thuật cho bất kỳ cho việc giảm độ rộng của khu vực đo này phải được lập tài liệu. IEC 61400-50-1 đưa ra phương pháp khả thi để xác định hiệu chỉnh sai lệch luồng không khí cho cột lưới.

9.1.3  Hiệu chỉnh độ trượt gió (khi có phép đo REWS)

9.1.3.1  Yêu cầu chung

Nếu tốc độ gió trên diện tích rôto tuabin gió không đổi, thì tốc độ gió ở độ cao trục sẽ là đại diện cho tốc độ gió trên rôto tuabin gió và việc sử dụng tốc độ gió ở độ cao trục sẽ hợp lý. Tuy nhiên, giả định về tốc độ gió tại một điểm chẳng hạn như ở độ cao hub đại diện cho tốc độ gió trên diện tích rôto của tuabin gió không phải là đại diện cho các tuabin gió cỡ lớn. Do đó, cần phải đưa ra các hiệu chỉnh có tính đến tốc độ gió ở độ cao hub và các biến thể do trượt gió gây ra trên rôto tuabin gió. Ba đại lượng được xác định:

a) tốc độ gió tương đương của rôto;

b) hệ số hiệu chỉnh trượt gió;

c) tốc độ gió đã hiệu chỉnh trượt gió.

Hệ số hiệu chỉnh trượt gió có thể được sử dụng để tính đường cong công suất cụ thể theo khí hậu như được giải thích trong Phụ lục P. Tuy nhiên, hiệu chỉnh này dựa trên giả định rằng tuabin gió có thể chuyển đổi tất cả các động năng có sẵn.

9.1.3.2  Tốc độ gió tương đương qua rôto

Tốc độ gió tương đương qua rôto là tốc độ gió tương ứng với dòng động năng đi qua diện tích quét của rôto, khi tính đến trượt gió theo phương thẳng đứng. Khi có sẵn tốc độ gió cho ít nhất ba độ cao đo (xem 7.2.6), tốc độ gió tương đương qua rôto được xác định là:

Trong đó:

n_h  là số lượng số đo độ cao có sẵn (n_h ≥ 3):

v_i  là tốc độ gió đo được ở độ cao i;

A  là toàn bộ diện tích quét bởi rôto (tức là πR² với bán kính R)]

A_i  là diện tích của phân đoạn thứ i, tức là phân đoạn mà tốc độ gió v_i là đại diện, suy ra từ công thức (6).

Các phân đoạn (có diện tích A_i) phải được chọn sao cho đường phân cách nằm ngang giữa hai phân đoạn nằm ở giữa hai điểm đo. Các diện tích phân đoạn này sau đó được tính theo công thức (6):

Trong đó:

z_i  là chiều cao của đường phân cách phân đoạn thứ i (H - R < z_i < H + R), được đánh số theo thứ tự như v_i (từ trên xuống hoặc từ dưới lên).

Chiều rộng rôto ở độ cao z là:

Trong đó:

R  là bán kính rôto;

H  là độ cao hub.

Hàm tích hợp là:

Dưới đây là ví dụ về tính toán REWS cho một biên dạng tốc độ gió 10 min.

Trong ví dụ này, một tuabin gió được giả định có độ cao hub là 80 m và đường kính rôto là 100 m. Tốc độ gió được đo ở năm độ cao bằng cột khí tượng. Nếu có thể chọn độ cao, lý tưởng nhất là chúng phải được phân bổ đều (40 m, 60 m, 80 m, 100 m và 120 m). Ví dụ này cho thấy trường hợp độ cao được cố định độc lập với mục đích đánh giá REWS. Các giới hạn từng phân đoạn được đặt ở giữa hai phép đo liên tiếp. Kết quả REWS bằng 9,38 m/s, xem Bảng 3.

Bảng 3 - Ví dụ về tính toán REWS

9.1.3.3  Hệ số hiệu chỉnh trượt gió

9.1.3.3.1  Trường hợp 1: Cột khí tượng ở độ cao hub có thiết bị cảm biến từ xa hoặc thiết bị cảm biến từ xa với cột khí tượng thấp (dưới độ cao hub)

Hệ số hiệu chỉnh trượt gió được đo bằng thiết bị cảm biến từ xa được định nghĩa là tỷ lệ của tốc độ gió tương đương qua rôto so với tốc độ gió đo được ở độ cao hub theo công thức (9):

Trong đó:

v_eq,RSD  là tốc độ gió tương đương qua rôto được đo bằng thiết bị cảm biến từ xa, như được xác định trong công thức (5);

v_n,RSD  là tốc độ gió đo được ở độ cao hub bằng thiết bị cảm biến từ xa.

9.1.3.3.2  Trường hợp 2: Cột khí tượng cao hơn độ cao hub

Hệ số điều chỉnh trượt gió được đo bằng cột khí tượng được định nghĩa là tỷ lệ giữa tốc độ gió tương đương qua rôto với tốc độ gió được đo ở độ cao hub theo công thức (10):

Trong đó:

v_eq,MM  là tốc độ gió tương đương qua rôto được đo bằng máy đo gió trên cột khí tượng, như được xác định trong công thức (5):

v_n,MM  là tốc độ gió được đo bằng máy đo gió ở độ cao hub.

CHÚ THÍCH: ƒ_r,MM chỉ dành cho mục đích báo cáo.

9.1.3.4  Hiệu chỉnh trượt gió của tốc độ gió

Nếu tốc độ gió ở độ cao hub và độ trượt gió được đo bằng cùng một loại WME, thì tốc độ gió tương đương qua rôto được tính theo công thức (5).

Nếu tốc độ gió ở độ cao hub được đo bằng cách sử dụng máy đo gió lắp đặt trên cột khí tượng và giảm độ trượt gió bằng RSD, thì tốc độ gió tương đương qua rôto cuối cùng được tính theo công thức (11):

9.1.4  Hiệu chỉnh đổi hướng gió

Như được giải thích trong Phụ lục Q, sự thay đổi hướng gió trong phạm vi độ cao rôto (đổi hướng gió) có thể có tác động đáng kể đến sản lượng điện năng của tuabin gió. Trong trường hợp rôto tuabin gió lớn, nên áp dụng định nghĩa mở rộng về tốc độ gió tương đương bao gồm cả đổi hướng gió.

9.1.5  Chuẩn hóa mật độ không khí

Mật độ không khí phải được xác định từ nhiệt độ không khí đo được, áp suất không khí và độ ẩm tương đối theo công thức (12):

Trong đó:

ρ_10min  là mật độ không khí trung bình thu được trong 10 min;

T_10min  là nhiệt độ không khí tuyệt đối đo được trung bình trong 10 min [K];

B_10min  là áp suất không khí được hiệu chỉnh theo độ cao hub trung bình trong 10 min [Pa];

R₀  là hằng số khí của không khí khô, 287,05 [J/kgK];

Ф  là độ ẩm tương đối (từ 0 % đến 100 %);

R_w  là hằng số khí của hơi nước, 461,5 [J/kgK];

P_w  là áp suất hơi bằng 0,000 020 5 exp (0,063 184 6 T_10min) [Pa];

Áp suất hơi P_w phụ thuộc vào nhiệt độ không khí trung bình trong 10 min.

Các bộ dữ liệu đã chọn phải được chuẩn hóa về ít nhất một mật độ không khí tham chiếu. Mật độ không khí tham chiếu phải là giá trị trung bình của mật độ không khí đo được của dữ liệu hiệu quả được thu thập tại vị trí trong suốt thời gian thử nghiệm (xem 8.4), hoặc cách khác là mật độ không khí danh nghĩa được xác định trước cho vị trí. Mật độ không khí đo được trung bình phải được làm tròn đến 0,01 kg/m³ gần nhất và được báo cáo theo Điều 10.

Đối với tuabin gió được điều chỉnh dừng có bước không đổi và tốc độ quay không đổi, việc chuẩn hóa dữ liệu phải được áp dụng cho công suất ra đo được theo công thức (13):

Trong đó:

P_n  là công suất ra chuẩn hóa;

P_10min  là công suất đo được trung bình trong 10 min;

ρ₀  là mật độ không khí tham chiếu.

ρ_10min  là mật độ không khí thu được theo công thức (12) lấy trung bình trong 10 min.

Đối với tuabin gió có điều khiển công suất chủ động, việc chuẩn hóa phải được áp dụng cho tốc độ gió theo công thức (14):

Trong đó:

V_n  là tốc độ gió chuẩn hóa;

V_10min  là tốc độ gió đo được trung bình trong 10 min.

9.1.6  Chuẩn hóa luồng xoáy

Các phép đo đường cong công suất tuabin gió bị ảnh hưởng bởi cường độ luồng xoáy. Một phần đáng kể của hiệu ứng cường độ luồng xoáy là do lấy trung bình của công suất ra đo được và tốc độ gió đo được trong khoảng thời gian 10 min. Nên loại bỏ hiệu ứng này khỏi các phép đo bằng cách chuẩn hóa dữ liệu đường cong công suất về cường độ luồng xoáy tham chiếu theo Phụ lục M. Cường độ luồng xoáy tham chiếu phải được xác định trước khi thử nghiệm đường cong công suất. Có thể được định nghĩa là một hàm của tốc độ gió ở độ cao hub. Nếu không có định nghĩa khác, áp dụng cường độ luồng xoáy tham chiếu là 10 %. Độ không đảm bảo của chuẩn hóa luồng xoáy phải được tính đến. Nếu không thực hiện chuẩn hóa luồng xoáy của dữ liệu đường cong công suất, thì phải ước tính độ không đảm bảo của đường cong công suất do các ảnh hưởng của luồng xoáy. Khuyến cáo sử dụng phương pháp độ không đảm bảo được mô tả trong Phụ lục M. Cường độ luồng xoáy được đo khác nhau bằng máy đo gió dạng cốc, thiết bị cảm biến từ xa và máy đo gió âm thanh. Điều này nên được xem xét khi giải thích kết quả.

9.2  Xác định đường cong công suất đo được

Đường cong công suất phải được xác định dựa trên tốc độ gió ở độ cao hub và, nếu được đo, tốc độ gió tương đương qua rôto. Tuy nhiên, độ không đảm bảo trong đường cong công suất chỉ xuất phát từ các phép đo độ cao hub có thể có độ không đảm bảo cao hơn do thiếu kiến thức về các thông số điều kiện gió có ảnh hưởng khác. Do đó, để tính đến trượt gió theo phương thẳng đứng, đổi hướng gió và cường độ luồng xoáy cũng như để giảm độ không đảm bảo của phép đo đường cong công suất, nên coi tốc độ gió tương đương qua rôto là tốc độ gió đại diện và công suất ra đã chuẩn hóa luồng xoáy theo Phụ lục M là công suất ra liên quan. Việc tạo ra các đường cong công suất dựa trên tốc độ gió được chuẩn hóa cho một biên dạng trượt gió cụ thể (xem Phụ lục P) và công suất ra chuẩn hóa luồng xoáy là các tùy chọn được khuyến nghị nếu cần so sánh giữa các đường cong công suất khác nhau hoặc nếu các đường cong công suất được áp dụng để đánh giá nguồn gió.

Để biểu thị mức trung bình 10 min đơn lẻ, cần thêm chỉ số j vào tốc độ gió tương ứng.

Đường cong công suất đo được được xác định bằng cách áp dụng “phương pháp bin” cho các bộ dữ liệu được chuẩn hóa, sử dụng các bin tốc độ gió 0,5 m/s và bằng cách tính toán các giá trị trung bình của tốc độ gió được chuẩn hóa và công suất ra được chuẩn hóa cho từng bin tốc độ gió theo công thức (15) và (16):

Trong đó:

V_i  là tốc độ gió được chuẩn hóa và lấy trung bình trong bin i;

V_n,i,j  là tốc độ gió được chuẩn hóa của bộ dữ liệu j trong bin i;

P_i  là công suất ra được chuẩn hóa và lấy trung bình trong bin i;

P_n,i,j  là công suất ra được chuẩn hóa của bộ dữ liệu j trong bin i;

N_i  là số bộ dữ liệu 10 min trong bin i.

Đường cong công suất đo được phải được thể hiện chi tiết như Điều 10 và khi đo đường cong công suất REWS, đường cong công suất ở tốc độ gió ở độ cao hub cũng phải được thể hiện. Đường cong công suất tốc độ gió ở độ cao hub phải luôn được thể hiện để so sánh bất cứ khi nào đo đường cong công suất REWS.

9.3  Sản lượng điện hàng năm (AEP)

AEP sẽ được tính toán theo hai cách, một cách là ấn định “AEP-đo được”, cách còn lại là “AEP-ngoại suy”. Nếu đường cong công suất đo được không bao gồm dữ liệu đến tốc độ gió giới hạn, thì đường cong công suất sẽ được ngoại suy từ tốc độ gió hoàn chỉnh tối đa đo được đến tốc độ gió ngắt mạch.

Ngoài ra, AEP có thể được xác định là AEP chung hoặc AEP vị trí cụ thể. AEP chung được ước tính bằng cách áp dụng đường cong công suất đo được cho các phân bố tần số tốc độ gió tham chiếu khác nhau. Đối với một sự phát triển cụ thể, các điều kiện vị trí danh nghĩa xác định khí hậu gió của vị trí có thể được biết đến. Nếu vậy, AEP vị trí cụ thể cũng có thể được báo cáo và tính toán dựa trên thông tin về vị trí cụ thể này.

Đường cong công suất thu được từ các phép đo tốc độ gió ở độ cao hub chỉ được kết hợp với phân bố tần số tốc độ gió dựa trên định nghĩa tốc độ gió ở độ cao hub để suy ra AEP trong khi đường cong công suất bắt nguồn từ các phép đo REWS chỉ được kết hợp với phân bố tần số REWS để suy ra AEP. AEP bắt nguồn từ việc kết hợp đường cong công suất REWS với phân bố tần số tốc độ gió ở độ cao hub (và ngược lại) không phải là phép tính hiệu quả. Phân bố Rayleigh, giống hệt phân bố Weibull với hệ số hình dạng là 2, được sử dụng làm phân bố tần số tốc độ gió tham chiếu. Các ước tính AEP phải được thực hiện đối với tốc độ gió trung bình hàng năm ở độ cao hub là 4 m/s, 5 m/s, 6 m/s, 7 m/s, 8 m/s, 9 m/s, 10 m/s và 11 m/s theo công thức (17):

Trong đó:

AEP  là sản lượng điện hàng năm;

N_h  là số giờ trong một năm = 8 760;

N  là số bin;

V_i  là tốc độ gió được chuẩn hóa và lấy trung bình trong bin i;

P_i  là công suất ra được chuẩn hóa và lấy trung bình trong bin i.

Trong đó:

F(V)  là hàm phân bố xác suất tích lũy Rayleigh cho tốc độ gió;

V_ave  là tốc độ gió trung bình hàng năm;

V  là tốc độ gió.

Hàm tổng được bắt đầu bằng cách đặt V_i-1 bằng V_i - 0,5 m/s và P_i-1 bằng 0,0 kW.

Đối với một vị trí cụ thể, các điều kiện vị trí danh nghĩa xác định khí hậu gió của vị trí đó có thể được biết đến. Nếu vậy, AEP vị trí cụ thể cũng có thể được báo cáo và tính toán dựa trên thông tin về vị trí cụ thể này. Nếu phân bố gió của vị trí cụ thể đã biết và có ở dạng bảng, AEP vị trí cụ thể có thể được tính bằng cách trước tiên chuyển đổi phân bố gió thành phân bố tích lũy tương ứng. Số giờ cho đến từng tốc độ gió đo được của đường cong công suất đo được được tính bằng phép nội suy tuyến tính giữa hai giá trị liền kề của phân bố tích lũy. Số giờ sẽ được chia cho tổng số giờ trong bảng, thường là số giờ danh nghĩa trong một năm dương lịch. Cuối cùng, AEP được tính toán bằng cách sử dụng công thức (17). Phân bố tốc độ gió dạng bảng phải được sử dụng cùng một định nghĩa về tốc độ gió (độ cao hub hoặc REWS) làm đường cong công suất đo được, nếu không thì không thể lấy được AEP hiệu quả.

Nếu phân bố gió theo vị trí cụ thể được trình bày dưới dạng phân bố Weibull với các hệ số hình dạng và tỷ lệ đã biết, thì AEP có thể được tính bằng công thức (17) và thay thế phân bố tích lũy Rayleigh (18) với hàm phân bố Weibull (19):

Trong đó:

F(V)  hiện là hàm phân bố xác suất tích lũy Weibull cho tốc độ gió;

V  là tốc độ gió;

A_w  là hệ số thang đo Weibull;

k  là hệ số hình dạng Weibull.

AEP-đo được phải thu được từ đường cong công suất đo được bằng cách giả sử công suất bằng 0 đối với tất cả các tốc độ gió ở trên và dưới phạm vi của đường cong công suất đo được và thực hiện phép tính tổng theo công thức (17).

AEP-ngoại suy phải thu được từ đường cong công suất đo được bằng cách giả sử công suất bằng 0 đối với tất cả các tốc độ gió dưới tốc độ gió thấp nhất trong đường cong công suất đo được và công suất không đổi đối với gió giữa tốc độ gió cao nhất trong đường cong công suất đo được và tốc độ gió ngắt mạch. Công suất không đổi được sử dụng cho AEP ngoại suy phải là giá trị công suất từ bin ở tốc độ gió cao nhất trong đường cong công suất đo được.

AEP-đo được và AEP-ngoại suy phải được thể hiện trong báo cáo thử nghiệm, như được nêu chi tiết trong Điều 10. Đối với tất cả các tính toán AEP, tính khả dụng của tuabin gió phải được đặt là 100 %. Đối với tốc độ gió trung bình hàng năm nhất định, các ước tính về AEP đo được phải được dán nhãn là “không đầy đủ” khi các tính toán cho thấy rằng AEP đo được thấp hơn 95 % so với AEP ngoại suy.

Ước tính độ không đảm bảo đo theo độ không đảm bảo chuẩn của AEP theo Phụ lục D phải được báo cáo đối với AEP-đo được cho tất cả các phân bố tốc độ gió được sử dụng.

Các độ không đảm bảo trong AEP, được mô tả ở trên, chỉ xử lý các độ không đảm bảo bắt nguồn từ thử nghiệm hiệu suất năng lượng mà không tính đến các độ không đảm bảo do các yếu tố quan trọng khác liên quan đến sản lượng điện thực tế cho một hệ thống lắp đặt nhất định.

9.4  Hệ số công suất

Hệ số công suất, C_P, của tuabin gió sẽ được thêm vào kết quả thử nghiệm và được trình bày chi tiết trong Điều 10. C_P được xác định từ đường cong công suất đo được theo Công thức (20):

Trong đó:

C_p,i  là hệ số công suất trong bin i;

V_i  là tốc độ gió chuẩn hóa và lấy trung bình trong bin i; (khớp với tốc độ gió được xác định là tốc độ gió tương đương qua rôto hoặc tốc độ gió ở độ cao hub);

P_i  là công suất ra được chuẩn hóa và lấy trung bình trong bin i;

A  là diện tích quét của rôto tuabin gió;

ρ₀  là mật độ không khí tham chiếu.

10  Định dạng báo cáo

Báo cáo thử nghiệm phải có các thông tin sau.

a) Nhận dạng và mô tả cấu hình tuabin gió cụ thể được thử nghiệm (xem 6.2), bao gồm:

1) chế tạo, kiểu, số sê-ri, năm sản xuất của tuabin gió;

2) đường kính rôto và mô tả phương pháp kiểm tra xác nhận được sử dụng hoặc tham khảo tài liệu về đường kính rôto;

3) tốc độ rôto hoặc dải tốc độ rôto;

4) công suất danh định và tốc độ gió danh định;

5) dữ liệu cánh quạt: chế tạo, kiểu, số sêri, số lượng cánh quạt, bước răng cố định hoặc thay đổi, và (các) góc pitch;

6) độ cao hub và kiểu cột thấp;

7) mô tả hệ thống điều khiển (thiết bị và phiên bản phần mềm) và tài liệu về các tín hiệu trạng thái được sử dụng để giảm dữ liệu;

8) mô tả các điều kiện lưới điện tại tuabin gió, tức là điện áp, tần số và dung sai của chúng, và bản vẽ chỉ ra nơi kết nối bộ chuyển đổi công suất, cụ thể là liên quan đến máy biến áp bên trong hoặc bên ngoài và nguồn điện tự tiêu thụ.

b) Mô tả về vị trí thử nghiệm (xem 6.3), bao gồm:

1) ảnh của tất cả các khu vực đo tốt nhất là chụp từ tuabin gió ở độ cao hub;

2) bản đồ vị trí thử nghiệm chỉ ra khu vực xung quanh có khoảng cách hướng tâm ít nhất bằng 20 lần đường kính rôto của tuabin gió và chỉ ra địa hình, vị trí của tuabin gió, thiết bị đo gió, các chướng ngại vật đáng kể, các tuabin gió khác và khu vực đo;

3) kết quả đánh giá vị trí, tức là các giới hạn của (các) khu vực đo hiệu quả;

4) nếu việc hiệu chuẩn vị trí được thực hiện, thì các giới hạn của (các) khu vực đo cuối cùng cũng phải

được báo cáo, bao gồm cả lý do cơ bản về bất kỳ thay đổi nào từ kết quả đánh giá vị trí;

5) bảng tọa độ và độ cao của tuabin gió thử nghiệm, thiết bị đo gió và bất kỳ chướng ngại vật đáng kể nào được xem xét khi đánh giá chướng ngại vật.

c) Mô tả thiết bị thử nghiệm (xem Điều 7):

1) nhận dạng tất cả các cảm biến, thiết bị đo gió và hệ thống thu thập dữ liệu, bao gồm tài liệu về hiệu

chuẩn cảm biến, thiết bị đo gió, đường truyền và hệ thống thu thập dữ liệu;

2) sơ đồ bố trí cột khí tượng thể hiện các kích thước của cột và việc lắp đặt thiết bị, để ghi lại sự phù hợp với IEC 61400-50-1;

3) mô tả phương pháp để đảm bảo việc hiệu chuẩn thiết bị đo gió được duy trì trong suốt thời gian đo và lập tài liệu về kết quả cho thấy việc hiệu chuẩn được duy trì.

d) Mô tả quy trình đo (xem Điều 8):

1) lập tài liệu các bước quy trình, điều kiện thử nghiệm, tốc độ lấy mẫu, thời gian lấy trung bình và khoảng thời gian đo, bao gồm:

- lập tài liệu về các hàm hiệu chuẩn, hiệu chỉnh hoặc truyền được áp dụng bởi bộ ghi dữ liệu và/hoặc bằng xử lý sau;

2) nhật ký thử nghiệm ghi lại tất cả các sự kiện quan trọng trong quá trình thử nghiệm hiệu suất năng lượng, bao gồm:

- danh sách tất cả các hoạt động bảo trì diễn ra trong quá trình thử nghiệm;

- danh sách bất kỳ hành động đặc biệt nào (ví dụ như rửa cánh quạt) đã được hoàn thành để đảm bảo tính năng tốt;

3) danh sách đầy đủ tất cả các tiêu chí lọc được sử dụng để tạo ra kết quả được báo cáo, bao gồm:

- thông số, số đo hoặc khoảng thời gian hoặc sự kết hợp của các thông số được lọc trên đó;

- phạm vi hoặc tiêu chí logic cho bộ lọc;

- lý giải cho bộ lọc;

- thứ tự áp dụng các bộ lọc phải được báo cáo với số điểm bị loại bỏ mỗi lần lặp lại. Một cách khác, số lượng các điểm dữ liệu mà bộ lọc xóa khỏi cơ sở dữ liệu;

- số lượng ban đầu của bộ dữ liệu trong cơ sở dữ liệu và số lượng cuối cùng của bộ dữ liệu sau khi áp dụng tất cả các bộ lọc.

e) Trình bày dữ liệu đo được (xem 8.3 đến 8.5). Dữ liệu từ mỗi bộ dữ liệu đã chọn phải được trình bày ở cả định dạng bảng và đồ họa, với điều kiện là bao gồm thống kê công suất ra đo được là hàm của tốc độ gió và của các thông số khí tượng quan trọng (ở những nơi có sẵn phép đo REWS, dữ liệu đo được phải được trình bày riêng cho cả dữ liệu độ cao hub và dữ liệu REWS):

1) các đồ thị phân tán của độ lệch trung bình, độ lệch chuẩn, công suất ra tối đa và tối thiểu dưới dạng một hàm của tốc độ gió (các đồ thị phải bao gồm thông tin về tần số lấy mẫu). Một ví dụ được hiển thị trong Hình 5;

2) các đồ thị phân tán tốc độ gió trung bình và cường độ luồng xoáy là hàm của hướng gió;

3) các đồ thị phân tán cường độ luồng xoáy là hàm của tốc độ gió và cường độ luồng xoáy trung bình trong từng bin tốc độ gió phải được trình bày;

4) cơ sở dữ liệu đặc biệt bao gồm dữ liệu được thu thập trong các điều kiện vận hành hoặc khí quyển đặc biệt cũng cần được trình bày như mô tả ở trên;

5) nếu được đo, tốc độ quay và góc pitch phải được thể hiện trên đồ thị phân tán bao gồm các giá trị bin so với tốc độ gió và một bảng có các giá trị bin;

6) định nghĩa các tín hiệu trạng thái và vẽ đồ thị của các tín hiệu trạng thái trong khoảng thời gian đo;

7) các đồ thị phân tán mật độ không khí là hàm của hướng gió và tốc độ gió kể cả trung bình trên từng bin;

8) đồ thị phân tán của bậc trượt gió theo thời gian trong ngày và là hàm của tốc độ gió. Bậc trượt gió ở nửa rôto dưới và nửa rôto trên phải được trình bày riêng. Ngoài ra, các giá trị trung bình của cả hai bậc trượt gió trên từng bin tốc độ gió phải được trình bày;

9) bậc trượt gió trung bình hoặc đại diện tương đương của các điều kiện trượt gió tại chỗ trong quá trình thử nghiệm;

10) hệ số hiệu chỉnh trượt gió theo 9.1.3.3, nếu có thể áp dụng dựa trên bố trí phép đo (sử dụng công thức (9) hoặc công thức (10) tùy thuộc vào cấu hình đo);

11) mật độ không khí trung bình đo được trong quá trình thử nghiệm.

f) Trình bày đường cong công suất đo được đối với mật độ không khí tham chiếu (xem 9.1 và 9.2) đối với đường cong công suất suy ra từ tốc độ gió ở độ cao hub và cả đường cong công suất suy ra REWS nếu được đo:

1) đường cong công suất phải được trình bày trong một bảng tương tự như Bảng 4. Đối với từng bin tốc độ gió, bảng phải liệt kê:

- tốc độ gió chuẩn hóa và trung bình;

- công suất ra chuẩn hóa và trung bình;

- số lượng bộ dữ liệu;

- giá trị C_P tính được;

- độ không đảm bảo chuẩn loại A (xem Phụ lục D và Phụ lục E);

- độ không đảm bảo chuẩn loại B (xem Phụ lục D và Phụ lục E);

- độ không đảm bảo chuẩn kết hợp (xem Phụ lục D và Phụ lục E);

Ngoài việc trình bày đường cong công suất đo được trong bảng theo f) 1), đường cong công suất đo được có thể được trình bày dưới dạng các giá trị bin trung tâm. Phương pháp được khuyến nghị là sử dụng một đường chia khối để nội suy giữa các giá trị bin trong bảng để đại diện cho các giá trị tốc độ gió đo được, công suất và hệ số công suất tại bin trung tâm.

2) đường cong công suất phải được trình bày trên một biểu đồ tương tự như Hình 6. Biểu đồ sẽ hiển thị các tham số dưới đây dưới dạng hàm của tốc độ gió được chuẩn hóa và lấy trung bình:

- công suất ra được chuẩn hóa và lấy trung bình;

- độ không đảm bảo chuẩn kết hợp;

3) đường Cp phải được trình bày dưới dạng biểu đồ tương tự như Hình 7;

4) cả biểu đồ và bảng phải chỉ rõ mật độ không khí tham chiếu được sử dụng để chuẩn hóa;

5) nếu tốc độ gió ngắt mạch đạt được trong thời gian đo, đường cong công suất và đường cong C_P - hoặc các phần của đường cong bị ảnh hưởng bởi độ trễ ngắt mạch - có thể được trình bày theo cách tương tự như mục f) 1), f) 2), f) 3) và f) 4).

g) Trình bày các đường cong công suất đo được được thu thập trong các điều kiện vận hành và khí quyển đặc biệt:

1) các đường cong công suất thu được từ các tập hợp con của cơ sở dữ liệu với các điều kiện vận hành hoặc khí quyển đặc biệt cũng cần được ghi báo cáo. Nếu trường hợp này xảy ra, đường cong công suất phải được ghi báo cáo theo cách tương tự như đối với mật độ không khí tham chiếu nhưng với mật độ lấy từ giá trị trung bình của mật độ không khí đo được của các tập hợp con của cơ sở dữ liệu hoặc cách khác là sử dụng mật độ không khí danh nghĩa đối với vị trí.

h) Trình bày sản lượng điện hàng năm ước tính đối với mật độ không khí tham chiếu (xem 9.3) đối với đường cong công suất suy ra từ tốc độ gió ở độ cao hub và cả đường cong công suất suy ra REWS nếu được đo:

1) một bảng tương tự như Bảng 5 cho mỗi tốc độ gió trung bình hàng năm ở độ cao hub bao gồm:

- AEP-đo được;

- độ không đảm bảo chuẩn của AEP-đo được (xem Phụ lục D và Phụ lục E);

- AEP-ngoại suy;

2) bảng cũng phải chỉ ra:

- mật độ không khí chuẩn;

- tốc độ gió ngắt mạch;

3) nếu tại bất kỳ tốc độ gió trung bình hàng năm nào mà AEP-đo được thấp hơn 95 % AEP-ngoại suy, thì bảng cũng phải bao gồm nhãn “không đầy đủ” trong cột giá trị của AEP-đo được;

i) Trình bày hệ số công suất đo được (xem 9.4):

1) hệ số công suất đo được phải được trình bày dưới dạng hàm của tốc độ gió trong bảng và biểu đồ trong đó phải chỉ ra diện tích quét của rôto.

j) Trình bày kết quả hiệu chuẩn vị trí (xem IEC 61400-12-3 để biết các yêu cầu báo cáo):

1) nếu việc hiệu chỉnh vị trí được thực hiện, nó sẽ được trình bày trong báo cáo dưới dạng bảng;

2) bảng sẽ cho mỗi bin hướng gió hiện tại:

- giới hạn hướng gió tối thiểu và tối đa;

- hướng gió trung bình bin;

- các đặc tính của hiệu chỉnh tốc độ gió;

- số giờ dữ liệu;

- độ không đảm bảo chuẩn kết hợp của tỷ lệ tốc độ gió đối với 6 m/s, 10 m/s và 14 m/s;

3) báo cáo phải bao gồm thêm các biểu đồ và bảng theo yêu cầu trong IEC 61400-12-3.

k) Độ không đảm bảo đo (xem Phụ lục D):

1) phải cung cấp các giả định về độ không đảm bảo đối với tất cả các thành phần độ không đảm bảo (độ không đảm bảo của phép đo gió bằng cột khí tượng phải được tính theo IEC 61400-50-1 và các phép đo gió bằng thiết bị cảm biến từ xa phải được tính theo IEC 61400-50-2).

I) Sai lệch về quy trình:

1) bất kỳ sai lệch nào so với các yêu cầu của tiêu chuẩn này phải được ghi vào tài liệu rõ ràng trong một điều riêng. Từng sai lệch phải được hỗ trợ bằng lý do kỹ thuật và ước tính ảnh hưởng của nó trên các kết quả thử nghiệm.

Hình 5 - Ví dụ về trình bày cơ sở dữ liệu: đồ thị phân tán thử nghiệm hiệu suất năng lượng
được lấy mẫu ở 1 Hz (giá trị trung bình lấy trung bình trong 10 min)

Hình 6 - Trình bày ví dụ về đường cong công suất đo được

Hình 7 - Trình bày ví dụ về đường cong Cp

Bảng 4 - Ví dụ về trình bày đường cong công suất đo được

Bảng 5 - Ví dụ trình bày sản lượng điện ước tính hàng năm

CHÚ THÍCH: Các số liệu về độ không đảm bảo chuẩn trong Bảng 4 và Bảng 5 dựa trên hệ số phủ là 1. Điều này ngụ ý rằng mức độ tin cậy (phần trăm số lần trong các phép đo đường cong công suất lặp lại, các khoảng sẽ chứa giá trị AEP “thực”) nằm trong từ 58 % đến 68 %. Mức độ tin cậy chỉ là ước lượng vì hiểu biết chi tiết về phân bổ xác suất của đại lượng đo thường không được biết. Giá trị trên (68 %) áp dụng cho phân bố chuẩn và giá trị thấp hơn (58 %) áp dụng cho phân bố hình chữ nhật.

Phụ lục A

(Quy định)

Đánh giá chướng ngại vật

Xem 61400-12-5:2022, Điều 6.

Phụ lục B

(Quy định)

Đánh giá địa hình tại vị trí thử nghiệm

Xem 61400-12-5:2022, Điều 9.

Phụ lục C

(Quy định)

Quy trình hiệu chuẩn vị trí

Xem IEC 61400-12-3.

Phụ lục D

(Quy định)

Đánh giá độ không đảm bảo đo

Phụ lục D đề cập đến các yêu cầu đối với việc xác định độ không đảm bảo trong phép đo. Cơ sở lý thuyết để xác định độ không đảm bảo sử dụng phương pháp bin, với một ví dụ thực tế về ước tính độ không đảm bảo, có thể có trong Phụ lục E.

Đường cong công suất đo được phải được bổ sung ước tính về độ không đảm bảo của phép đo. Ước tính phải dựa trên TCVN 9595-3:2013 (ISO/IEC Guide 98-3:2008).

Theo TCVN 9595-3:2013 (ISO/IEC Guide 98-3:2008), có hai loại độ không đảm bảo: loại A, độ lớn của nó có thể được suy ra từ các phép đo, và loại B, được ước tính bằng các phương tiện khác. Trong cả hai loại, độ không đảm bảo được thể hiện dưới dạng độ lệch chuẩn và được ký hiệu là độ không đảm bảo chuẩn.

a) Các đại lượng

Các đại lượng đo là đường cong công suất, được xác định bởi các giá trị bin đo được và chuẩn hóa của công suất điện và tốc độ gió (xem 9.1 và 9.2) và sản lượng điện ước tính hàng năm (xem 9.3). Độ không đảm bảo đo trong phép đo được chuyển đổi thành độ không đảm bảo đo trong đại lượng đo bằng các hệ số độ nhạy.

b) Thành phần độ không đảm bảo

Bảng D.1 đưa ra danh sách tối thiểu các tham số độ không đảm bảo sẽ được đưa vào phân tích độ không đảm bảo. Một số thành phần độ không đảm bảo có thể có trong các tiêu chuẩn được nêu trong tiêu chuẩn này, cột bên trái trong Bảng D.1.

Bảng D.1 - Danh sách các thành phần độ không đảm bảo