CN104074687A - 一种用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法及装置，方法包括分别在不同风速下对被测试的兆瓦级风电机组的主控制系统进行数据采样，在每种风速下采样指定的时间得到多组采样数据，基于前述多组采样数据得到实测功率曲线、实测变桨驱动力矩曲线、实测偏航驱动力矩曲线并分别生成上述实测曲线对应的理论曲线，根据所述三种实测曲线和理论曲线综合数值误差值是否同时小于指定阈值来判定测试是否通过；装置则包括与方法对应的风电机组数据采样模块、实测曲线生成模块、理论曲线生成模块和曲线比较分析模块。本发明具有准确度高、可靠性好、测试时间短、实施成本低、简单实用、通用性好、易于工程实现、安全性高的优点。

Description

一种用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法及装置

技术领域

本发明涉及风电机组的载荷及性能测试技术领域，具体涉及一种用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法及装置。

背景技术

随着风电行业的迅猛发展，风电机组的功率等级和尺寸越来越大，功率等级和尺寸的增加对于风电机组寿命和性能的影响越来越高，机组安全性和性能是否满足设计要求是当前的热点问题。因此，对机组进行载荷测试和性能测试来验证设计的合理性有十分重要的意义，但是完全按照标准要求进行测试需投入的时间和成本非常之高。为此，本发明提出一种用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法及装置。该系统采用风电机组自身设备和装置，运用多学科分析方法，以分类和分层的理念监测机组运行状态参数,在自动推理过程中通过理论来分析机组运行安全性和性能的合理性，并校正机组的运行参数。

风电机组整机系统是一个复杂的、多学科的系统，涉及空气动力学、机械设计、工程力学、材料力学、电气工程以及控制论等专业技术领域，这些学科相互配合、相互制约，使风电机组整机设计成为一项复杂的系统工程。风电机组的特点是生命周期长、运行环境复杂多变、涉及的环节非常多，需要先进的可靠性保障体系。随着风电行业的迅猛发展，机组功率等级和尺寸的加大，对风电机组整机系统性能和机组安全性要求越来越高。

要保证风电机组在如此长的寿命周期内安全高效地运行，仅仅依靠制造过程的质量管理和保障是远远不够的。目前普遍做法是进行理论分析机组安全性和整机性能，但这个做法无法确保真实机组能否达到设计要求。也有个别公司对新设计风电机组按照标准要求进行性能和载荷测试，通过测试与理论进行对比，这种做法存在的缺点是测试时间长，测试成本比较高，风资源的随机性对机组的测试结果影响大,如果等待所有测试结果得到验证，机组的竞争力已经无法市场需求。

例如，现有技术的风电机组设计验证主要是通过全套的标准化性能和载荷测试流程来获取，具体实施流程为：A1)机位点选址和场址标定；A2)树立测风塔，安装测风仪器；A3)树立样机，安装测试仪器，载荷标定；A4)进行数据的测量和分析；A5)进行理论分析与测量数据的对比。这种方法的优点是：通过长期的测试可以了解机组的功率特性和载荷特性随时间变化的情况，验证风电机组可利用率、载荷情况和发现参数设置的问题，进而对风电机组的运行情况进行优化，但实测上，但是完全按照标准要求进行测试需投入的时间和成本非常之高。因此为了保证机组设计的实用性、安全性和可靠性，如何快速高效完成风电机组的载荷及性能测试，已成为一项亟待解决的关键技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的上述问题，提供一种准确度高、可靠性好、测试时间短、实施成本低、简单实用、通用性好、易于工程实现、安全性高的用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法，其实施步骤如下：

1)分别在不同风速下对被测试的兆瓦级风电机组的主控制系统进行数据采样，在每种风速下采样指定的时间得到多组采样数据，每一组采样数组包括风参数、发电机参数、环境参数、变桨角、变桨驱动力矩和偏航驱动力矩，所述风参数包括风速和风向，所述发电机参数包括发电机的功率、转速和转矩，所述环境参数包括空气密度、大气压和绝对气温；

2)将所有风参数中的风速进行预处理得到风速的平均值、标准偏差、最大值、最小值，针对预处理后的风参数和发电机参数采用bin方法进行处理，计算出每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值，并根据所述每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值生成风电机组的实测功率曲线；并根据每种风速下的变桨角、变桨驱动力矩生成实测变桨驱动力矩曲线，根据每种风速下的偏航驱动力矩生成实测偏航驱动力矩曲线；

3)根据每一组采样数组中的空气密度、大气压和绝对气温计算出指定时间段内的空气密度，将所述空气密度分别输入到风电专业bladed软件仿值生成理论动态功率曲线数据库、理论变桨角曲线数据库、理论变桨驱动力矩曲线数据库、理论偏航驱动力矩曲线数据库，分别对所述理论动态功率曲线数据库、理论变桨角曲线数据库、理论变桨驱动力矩曲线数据库、理论偏航驱动力矩曲线数据库插值获取风电机组的理论动态功率曲线、理论变桨驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线；

4)分别获取风电机组的实测功率曲线、理论动态功率曲线之间的综合数值误差值，实测变桨驱动力矩曲线、理论变桨驱动力矩曲线之间的综合数值误差值，实测偏航驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线之间的综合数值误差值；如果上述三个综合数值误差的值均小于指定阈值，则判定被测试的兆瓦级风电机组载荷及性能测试通过，否则判定被测试的兆瓦级风电机组载荷及性能测试不通过。

优选地，所述步骤1)中分别在不同风速下对被测试的兆瓦级风电机组的主控制系统进行数据采样时，具体是指以0.5m/s倍数连续取值的不同风速，每种风速下采样数据需达到30分钟以上，所述采样频率为1Hz以上，且所有风速的总采样有效时间为180小时以上。

优选地，所述步骤2)中具体根据式(1)计算出每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值；

$\begin{array}{c}{V}_i=1/N_i{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{N_i}{V}_{n,i,j}\\ P_i=1/N_i{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{N_i}{P}_{n,i,j}\end{array}---\left(1\right)$

式(1)中，V_i表示第i种风速下的规范化风速平均值，所述V_n,i,j表示第i种风速下第j组采样数组中的风速，P_i表示第i种风速下的规范化功率平均值，P_n,i,j表示第i种风速下第j组采样数组中的平均功率，N_i表示第i种风速下采样数据所包含数据组的数量。

优选地，所述步骤3)中具体根据式(2)计算出指定时间段内的空气密度，且所述指定时间段的长度为10分钟；

ρ_10min＝B_10min/R₀T_10min            (2)

式(2)中，ρ_10min表示指定时间段内的平均空气密度，B_10min表示指定时间段内的平均大气压，T_10min表示指定时间段内的平均绝对气温，R₀表示干燥空气气体常数，所述干燥空气气体常数取值为287.05J/kgK。

优选地，所述步骤4)中用于判断综合数值误差值的指定阈值为5％，所述步骤4)中具体是指根据式(3)计算综合数值误差值；

式(3)中，err_power表示计算得到的综合数值误差值，V表示风速，f(V)表示概率密度，cutin表示切入风速，cutout表示切出风速，P_测量(V)表示实测曲线，所述实测曲线具体为实测功率曲线、实测变桨驱动力矩曲线、实测偏航驱动力矩曲线三者之一，P_理论(V)表示理论曲线，所述理论曲线具体为与实测曲线对应的理论动态功率曲线、理论变桨驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线三者之一。

本发明还提供一种用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试装置，包括：

风电机组数据采样模块，用于分别在不同风速下对被测试的兆瓦级风电机组的主控制系统进行数据采样，在每种风速下采样指定的时间得到多组采样数据，每一组采样数组包括风参数、发电机参数、环境参数、变桨角、变桨驱动力矩和偏航驱动力矩，所述风参数包括风速和风向，所述发电机参数包括发电机的功率、转速和转矩，所述环境参数包括空气密度、大气压和绝对气温；

实测曲线生成模块，用于将所有风参数中的风速进行预处理得到风速的平均值、标准偏差、最大值、最小值，针对预处理后的风参数和发电机参数采用bin方法进行处理，计算出每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值，并根据所述每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值生成风电机组的实测功率曲线；并根据每种风速下的变桨角、变桨驱动力矩生成实测变桨驱动力矩曲线，根据每种风速下的偏航驱动力矩生成实测偏航驱动力矩曲线；

理论曲线生成模块，根据每一组采样数组中的空气密度、大气压和绝对气温计算出指定时间段内的空气密度，将所述空气密度分别输入到风电专业bladed软件仿值生成理论动态功率曲线数据库、理论变桨角曲线数据库、理论变桨驱动力矩曲线数据库、理论偏航驱动力矩曲线数据库，分别对所述理论动态功率曲线数据库、理论变桨角曲线数据库、理论变桨驱动力矩曲线数据库、理论偏航驱动力矩曲线数据库插值获取风电机组的理论动态功率曲线、理论变桨驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线；

曲线比较分析模块，分别获取风电机组的实测功率曲线、理论动态功率曲线之间的综合数值误差值，实测变桨驱动力矩曲线、理论变桨驱动力矩曲线之间的综合数值误差值，实测偏航驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线之间的综合数值误差值；如果上述三个综合数值误差的值均小于指定阈值，则判定被测试的兆瓦级风电机组载荷及性能测试通过，否则判定被测试的兆瓦级风电机组载荷及性能测试不通过。

优选地，所述风电机组数据采样模块分别在不同风速下对被测试的兆瓦级风电机组的主控制系统进行数据采样时，具体是指以0.5m/s倍数连续取值的不同风速，每种风速下采样数据需达到30分钟以上，所述采样频率为1Hz以上，且所有风速的总采样有效时间为180小时以上。

优选地，所述实测曲线生成模块中具体根据式(1)计算出每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值；

$\begin{array}{c}{V}_i=1/N_i{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{N_i}{V}_{n,i,j}\\ P_i=1/N_i{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{N_i}{P}_{n,i,j}\end{array}---\left(1\right)$

式(1)中，V_i表示第i种风速下的规范化风速平均值，所述V_n,i,j表示第i种风速下第j组采样数组中的风速，P_i表示第i种风速下的规范化功率平均值，P_n,i,j表示第i种风速下第j组采样数组中的平均功率，N_i表示第i种风速下采样数据所包含数据组的数量。

优选地，所述理论曲线生成模块具体根据式(2)计算出指定时间段内的空气密度，且所述指定时间段的长度为10分钟；

ρ_10min＝B_10min/R₀T_10min     (2)

式(2)中，ρ_10min表示指定时间段内的平均空气密度，B_10min表示指定时间段内的平均大气压，T_10min表示指定时间段内的平均绝对气温，R₀表示干燥空气气体常数，所述干燥空气气体常数取值为287.05J/kgK。

优选地，所述曲线比较分析模块中用于判断综合数值误差值的指定阈值为5％，所述曲线比较分析模块具体是指根据式(3)计算综合数值误差值；

式(3)中，err_power表示计算得到的综合数值误差值，V表示风速，f(V)表示概率密度，cutin表示切入风速，cutout表示切出风速，P_测量(V)表示实测曲线，所述实测曲线具体为实测功率曲线、实测变桨驱动力矩曲线、实测偏航驱动力矩曲线三者之一，P_理论(V)表示理论曲线，所述理论曲线具体为与实测曲线对应的理论动态功率曲线、理论变桨驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线三者之一。

本发明用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法具有下述优点：

1、本发明基于多组采样数据分别获取风电机组的实测功率曲线、理论动态功率曲线之间的综合数值误差值(用于实现风电机组性能评估)，实测变桨驱动力矩曲线、理论变桨驱动力矩曲线之间的综合数值误差值(用于实现风电机组变桨响应评估)，实测偏航驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线之间的综合数值误差值(用于实现风电机组偏航响应评估)，从性能评估、变桨响应评估、偏航响应评估三个方面来对载荷及性能测试进行评估判断，能够通过验证风电机组设计的合理性以提高风电机组运行可靠性，具有准确度高、可靠性好的优点。

2、本发明的基础数据为分别在不同风速下对被测试的兆瓦级风电机组的主控制系统进行数据采样得到的多组采样数据，在每种风速下采样指定的时间得到多组采样数据而不需要通过长期的测试，并基于多组采样数据完成多种实测曲线和理论曲线对比，从而完成被测试的兆瓦级风电机组载荷及性能测试的判断，其基础数据来源于不同风速下对被测试的兆瓦级风电机组的主控制系统，其实施不增加额外硬件和成本，且可用于不同类型的风电机组，尤其适用于大型的兆瓦级风电机组，而且也不需要进行高空或者危险作业，具有测试时间短、实施成本低、简单实用、通用性好、易于工程实现、安全性高的优点。

本发明用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法装置为本发明用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法完全对应的装置，因此也具有与本发明用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法相同的技术效果，故在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。

图2为本发明实施例方法中预处理得到的数据分布示意图。

图3为本发明实施例方法中采用bin方法得到的实测功率曲线示意图。

图4为本发明实施例方法中生成的理论动态功率曲线示意图。

图5为本发明实施例方法中生成的理论变桨驱动力矩曲线示意图。

图6为本发明实施例方法中生成的理论偏航驱动力矩曲线示意图。

图7为本发明实施例装置的框架结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法的实施步骤如下：

1)分别在不同风速下对被测试的兆瓦级风电机组的主控制系统进行数据采样，在每种风速下采样指定的时间得到多组采样数据，每一组采样数组包括风参数、发电机参数、环境参数、变桨角、变桨驱动力矩和偏航驱动力矩，风参数包括风速和风向，发电机参数包括发电机的功率、转速和转矩，环境参数包括空气密度、大气压和绝对气温；

2)将所有风参数中的风速进行预处理得到风速的平均值、标准偏差、最大值、最小值(得到的结果如图2所示)，针对预处理后的风参数和发电机参数采用bin方法进行处理，计算出每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值，并根据每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值生成风电机组的实测功率曲线(如图3所示，x轴表示风速，y轴表示功率)；并根据每种风速下的变桨角、变桨驱动力矩生成实测变桨驱动力矩曲线，根据每种风速下的偏航驱动力矩生成实测偏航驱动力矩曲线；

3)根据每一组采样数组中的空气密度、大气压和绝对气温计算出指定时间段内的空气密度，将空气密度分别输入到风电专业bladed软件(GH公司产品)仿值生成理论动态功率曲线数据库、理论变桨角曲线数据库、理论变桨驱动力矩曲线数据库、理论偏航驱动力矩曲线数据库，分别对理论动态功率曲线数据库、理论变桨角曲线数据库、理论变桨驱动力矩曲线数据库、理论偏航驱动力矩曲线数据库插值获取风电机组的理论动态功率曲线(如图4所示，x轴表示风速，y轴表示功率)、理论变桨驱动力矩曲线(如图5所示，x轴表示风速，y轴表示变桨驱动力矩)、理论偏航驱动力矩曲线(如图6所示，x轴表示风速，y轴表示理论偏航驱动力矩)；

4)分别获取风电机组的实测功率曲线、理论动态功率曲线之间的综合数值误差值，实测变桨驱动力矩曲线、理论变桨驱动力矩曲线之间的综合数值误差值，实测偏航驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线之间的综合数值误差值；如果上述三个综合数值误差的值均小于指定阈值，则判定被测试的兆瓦级风电机组载荷及性能测试通过，否则判定被测试的兆瓦级风电机组载荷及性能测试不通过。

bin方法(method of bins)是IEC标准中的一种风电机组常用的功率特性测试方法，该方法将某一实验数据按风速间隔分组的数据处理方法来进行功率特性测试。按照IEC标准的规定，对被测试的兆瓦级风电机组的主控制系统进行数据采样的整个采集过程中需要对机组的运行状态、风电机组的实时净功率和其周围气象情况进行长时间的数据采集。而本实施例中，步骤1)中分别在不同风速下对被测试的兆瓦级风电机组的主控制系统进行数据采样时，具体是指以0.5m/s倍数连续取值的不同风速，每种风速下采样数据需达到30分钟以上，采样频率为1Hz以上，且所有风速的总采样有效时间为180小时以上，因此相对现有技术而言，本实施例的采样时间大大缩短，从而能够对被测试的兆瓦级风电机组快速完成载荷及性能测试。此外，本实施例分别获取风电机组的实测功率曲线、理论动态功率曲线之间的综合数值误差值(用于实现风电机组性能评估)，实测变桨驱动力矩曲线、理论变桨驱动力矩曲线之间的综合数值误差值(用于实现风电机组变桨响应评估)，实测偏航驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线之间的综合数值误差值(用于实现风电机组偏航响应评估)，从性能评估、变桨响应评估、偏航响应评估三个方面来对载荷及性能测试进行评估判断，能够通过验证风电机组设计的合理性以提高风电机组运行可靠性，具有准确度高、可靠性好的优点。

本实施例中，步骤2)中具体根据式(1)计算出每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值；

$\begin{array}{c}{V}_i=1/N_i{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{N_i}{V}_{n,i,j}\\ P_i=1/N_i{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{N_i}{P}_{n,i,j}\end{array}---\left(1\right)$

式(1)中，V_i表示第i种风速下的规范化风速平均值，V_n,i,j表示第i种风速下第j组采样数组中的风速，P_i表示第i种风速下的规范化功率平均值，P_n,i,j表示第i种风速下第j组采样数组中的平均功率，N_i表示第i种风速下采样数据所包含数据组的数量。

本实施例中，步骤3)中具体根据式(2)计算出指定时间段内的空气密度，且指定时间段的长度为10分钟；

ρ_10min＝B_10min/R₀T_10min       (2)

式(2)中，ρ_10min表示指定时间段内的平均空气密度，B_10min表示指定时间段内的平均大气压，T_10min表示指定时间段内的平均绝对气温，R₀表示干燥空气气体常数，干燥空气气体常数取值为287.05J/kgK。

优选地，步骤4)中用于判断综合数值误差值的指定阈值为5％，步骤4)中具体是指根据式(3)计算综合数值误差值；

式(3)中，err_power表示计算得到的综合数值误差值，V表示风速，f(V)表示概率密度，cutin表示切入风速，cutout表示切出风速，P_测量(V)表示实测曲线，实测曲线具体为实测功率曲线、实测变桨驱动力矩曲线、实测偏航驱动力矩曲线三者之一，P_理论(V)表示理论曲线，理论曲线具体为与实测曲线对应的理论动态功率曲线、理论变桨驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线三者之一。

如图7所示，本实施例用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试装置包括：

风电机组数据采样模块，用于分别在不同风速下对被测试的兆瓦级风电机组的主控制系统进行数据采样，在每种风速下采样指定的时间得到多组采样数据，每一组采样数组包括风参数、发电机参数、环境参数、变桨角、变桨驱动力矩和偏航驱动力矩，风参数包括风速和风向，发电机参数包括发电机的功率、转速和转矩，环境参数包括空气密度、大气压和绝对气温；

实测曲线生成模块，用于将所有风参数中的风速进行预处理得到风速的平均值、标准偏差、最大值、最小值，针对预处理后的风参数和发电机参数采用bin方法进行处理，计算出每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值，并根据每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值生成风电机组的实测功率曲线；并根据每种风速下的变桨角、变桨驱动力矩生成实测变桨驱动力矩曲线，根据每种风速下的偏航驱动力矩生成实测偏航驱动力矩曲线；

理论曲线生成模块，根据每一组采样数组中的空气密度、大气压和绝对气温计算出指定时间段内的空气密度，将空气密度分别输入到风电专业bladed软件仿值生成理论动态功率曲线数据库、理论变桨角曲线数据库、理论变桨驱动力矩曲线数据库、理论偏航驱动力矩曲线数据库，分别对理论动态功率曲线数据库、理论变桨角曲线数据库、理论变桨驱动力矩曲线数据库、理论偏航驱动力矩曲线数据库插值获取风电机组的理论动态功率曲线、理论变桨驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线；

曲线比较分析模块，分别获取风电机组的实测功率曲线、理论动态功率曲线之间的综合数值误差值，实测变桨驱动力矩曲线、理论变桨驱动力矩曲线之间的综合数值误差值，实测偏航驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线之间的综合数值误差值；如果上述三个综合数值误差的值均小于指定阈值，则判定被测试的兆瓦级风电机组载荷及性能测试通过，否则判定被测试的兆瓦级风电机组载荷及性能测试不通过。

本实施例中，风电机组数据采样模块用于执行本实施例用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法的步骤1)，实测曲线生成模块用于执行本实施例用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法的步骤2)，理论曲线生成模块用于执行本实施例用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法的步骤3)，曲线比较分析模块用于执行本实施例用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法的步骤4)，其详细执行方法及流程参见本实施例用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法，故在此不再赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法，其特征在于实施步骤如下：

1)分别在不同风速下对被测试的兆瓦级风电机组的主控制系统进行数据采样，在每种风速下采样指定的时间得到多组采样数据，每一组采样数组包括风参数、发电机参数、环境参数、变桨角、变桨驱动力矩和偏航驱动力矩，所述风参数包括风速和风向，所述发电机参数包括发电机的功率、转速和转矩，所述环境参数包括空气密度、大气压和绝对气温；

2)将所有风参数中的风速进行预处理得到风速的平均值、标准偏差、最大值、最小值，针对预处理后的风参数和发电机参数采用bin方法进行处理，计算出每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值，并根据所述每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值生成风电机组的实测功率曲线；并根据每种风速下的变桨角、变桨驱动力矩生成实测变桨驱动力矩曲线，根据每种风速下的偏航驱动力矩生成实测偏航驱动力矩曲线；

3)根据每一组采样数组中的空气密度、大气压和绝对气温计算出指定时间段内的空气密度，将所述空气密度分别输入到风电专业bladed软件仿值生成理论动态功率曲线数据库、理论变桨角曲线数据库、理论变桨驱动力矩曲线数据库、理论偏航驱动力矩曲线数据库，分别对所述理论动态功率曲线数据库、理论变桨角曲线数据库、理论变桨驱动力矩曲线数据库、理论偏航驱动力矩曲线数据库插值获取风电机组的理论动态功率曲线、理论变桨驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线；

4)分别获取风电机组的实测功率曲线、理论动态功率曲线之间的综合数值误差值，实测变桨驱动力矩曲线、理论变桨驱动力矩曲线之间的综合数值误差值，实测偏航驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线之间的综合数值误差值；如果上述三个综合数值误差的值均小于指定阈值，则判定被测试的兆瓦级风电机组载荷及性能测试通过，否则判定被测试的兆瓦级风电机组载荷及性能测试不通过。

2.根据权利要求1所述的用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法，其特征在于：所述步骤1)中分别在不同风速下对被测试的兆瓦级风电机组的主控制系统进行数据采样时，具体是指以0.5m/s倍数连续取值的不同风速，每种风速下采样数据需达到30分钟以上，所述采样频率为1Hz以上，且所有风速的总采样有效时间为180小时以上。

3.根据权利要求2所述的用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法，其特征在于：所述步骤2)中具体根据式(1)计算出每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值；

$\begin{array}{c}{V}_i=1/N_i{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{N_i}{V}_{n,i,j}\\ P_i=1/N_i{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{N_i}{P}_{n,i,j}\end{array}---\left(1\right)$

式(1)中，V_i表示第i种风速下的规范化风速平均值，所述V_n,i,j表示第i种风速下第j组采样数组中的风速，P_i表示第i种风速下的规范化功率平均值，P_n,i,j表示第i种风速下第j组采样数组中的平均功率，N_i表示第i种风速下采样数据所包含数据组的数量。

4.根据权利要求3所述的用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法，其特征在于：所述步骤3)中具体根据式(2)计算出指定时间段内的空气密度，且所述指定时间段的长度为10分钟；

ρ_10min＝B_10min/R₀T_10min          (2)

式(2)中，ρ_10min表示指定时间段内的平均空气密度，B_10min表示指定时间段内的平均大气压，T_10min表示指定时间段内的平均绝对气温，R₀表示干燥空气气体常数，所述干燥空气气体常数取值为287.05J/kgK。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法，其特征在于：所述步骤4)中用于判断综合数值误差值的指定阈值为5％，所述步骤4)中具体是指根据式(3)计算综合数值误差值；

式(3)中，err_power表示计算得到的综合数值误差值，V表示风速，f(V)表示概率密度，cutin表示切入风速，cutout表示切出风速，P_测量(V)表示实测曲线，所述实测曲线具体为实测功率曲线、实测变桨驱动力矩曲线、实测偏航驱动力矩曲线三者之一，P_理论(V)表示理论曲线，所述理论曲线具体为与实测曲线对应的理论动态功率曲线、理论变桨驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线三者之一。

6.一种用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试装置，其特征在于包括：

风电机组数据采样模块，用于分别在不同风速下对被测试的兆瓦级风电机组的主控制系统进行数据采样，在每种风速下采样指定的时间得到多组采样数据，每一组采样数组包括风参数、发电机参数、环境参数、变桨角、变桨驱动力矩和偏航驱动力矩，所述风参数包括风速和风向，所述发电机参数包括发电机的功率、转速和转矩，所述环境参数包括空气密度、大气压和绝对气温；

实测曲线生成模块，用于将所有风参数中的风速进行预处理得到风速的平均值、标准偏差、最大值、最小值，针对预处理后的风参数和发电机参数采用bin方法进行处理，计算出每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值，并根据所述每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值生成风电机组的实测功率曲线；并根据每种风速下的变桨角、变桨驱动力矩生成实测变桨驱动力矩曲线，根据每种风速下的偏航驱动力矩生成实测偏航驱动力矩曲线；

理论曲线生成模块，根据每一组采样数组中的空气密度、大气压和绝对气温计算出指定时间段内的空气密度，将所述空气密度分别输入到风电专业bladed软件仿值生成理论动态功率曲线数据库、理论变桨角曲线数据库、理论变桨驱动力矩曲线数据库、理论偏航驱动力矩曲线数据库，分别对所述理论动态功率曲线数据库、理论变桨角曲线数据库、理论变桨驱动力矩曲线数据库、理论偏航驱动力矩曲线数据库插值获取风电机组的理论动态功率曲线、理论变桨驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线；

曲线比较分析模块，分别获取风电机组的实测功率曲线、理论动态功率曲线之间的综合数值误差值，实测变桨驱动力矩曲线、理论变桨驱动力矩曲线之间的综合数值误差值，实测偏航驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线之间的综合数值误差值；如果上述三个综合数值误差的值均小于指定阈值，则判定被测试的兆瓦级风电机组载荷及性能测试通过，否则判定被测试的兆瓦级风电机组载荷及性能测试不通过。

7.根据权利要求6所述的用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试装置，其特征在于：所述风电机组数据采样模块分别在不同风速下对被测试的兆瓦级风电机组的主控制系统进行数据采样时，具体是指以0.5m/s倍数连续取值的不同风速，每种风速下采样数据需达到30分钟以上，所述采样频率为1Hz以上，且所有风速的总采样有效时间为180小时以上。

8.根据权利要求7所述的用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试装置，其特征在于：所述实测曲线生成模块中具体根据式(1)计算出每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值；

$\begin{array}{c}{V}_i=1/N_i{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{N_i}{V}_{n,i,j}\\ P_i=1/N_i{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{N_i}{P}_{n,i,j}\end{array}---\left(1\right)$

式(1)中，V_i表示第i种风速下的规范化风速平均值，所述V_n,i,j表示第i种风速下第j组采样数组中的风速，P_i表示第i种风速下的规范化功率平均值，P_n,i,j表示第i种风速下第j组采样数组中的平均功率，N_i表示第i种风速下采样数据所包含数据组的数量。

9.根据权利要求8所述的用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试装置，其特征在于：所述理论曲线生成模块具体根据式(2)计算出指定时间段内的空气密度，且所述指定时间段的长度为10分钟；

ρ_10min＝B_10min/R₀T_10min        (2)

式(2)中，ρ_10min表示指定时间段内的平均空气密度，B_10min表示指定时间段内的平均大气压，T_10min表示指定时间段内的平均绝对气温，R₀表示干燥空气气体常数，所述干燥空气气体常数取值为287.05J/kgK。

10.根据权利要求6～9中任意一项所述的用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试装置，其特征在于：所述曲线比较分析模块中用于判断综合数值误差值的指定阈值为5％，所述曲线比较分析模块具体是指根据式(3)计算综合数值误差值；

式(3)中，err_power表示计算得到的综合数值误差值，V表示风速，f(V)表示概率密度，cutin表示切入风速，cutout表示切出风速，P_测量(V)表示实测曲线，所述实测曲线具体为实测功率曲线、实测变桨驱动力矩曲线、实测偏航驱动力矩曲线三者之一，P_理论(V)表示理论曲线，所述理论曲线具体为与实测曲线对应的理论动态功率曲线、理论变桨驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线三者之一。