如何挖掘巨大存量风电资产的发电潜能,已成为中国风电行业亟待解决的关键难题。风电场运维效能评价是定量评估在役风电场实际运行状况,追溯发电性能损失根源,挖掘发电性能可提升潜力的关键手段,能够为在役风电场运维管理和改造升级提供重要的决策依据。因此,本文中按照“指标体系构建、关键指标计算、发电能力评比及评价系统开发”的研究思路,开展了风电场运维效能评价方法研究,并开发了一套风电场运维效能评价系统。主要研究工作如下:1.提出了计及风能资源差异影响的风电场运维效能评价指标体系及综合评价方法,可为后续风电场运维效能的关键评价指标计算和评价系统开发提供理论和方法基础。首先,构建了面向设计水平、发电性能、维护水平及能耗程度等四个评价维度的风电场运维效能评价指标体系,并采用统计型和对标型指标相结合的方式实现风电场运维效能的指标解耦、定量评价及公平对标;然后,提出了基于改进CRITIC赋权法的风电场运维效能综合评价方法,解决了由于不同评价指标高低不均,而无法实现不同风电场运维效能综合评比的问题。2.提出了基于风轮等效风速的风电机组设计发电量计算方法,可为风电场运维效能评价指标体系中设计发电量关键指标的准确计算提供方法基础。首先,分别建立了风切变效应、塔影效应及其联合作用的数学模型,分析了风切变和塔影效应对风速空间分布的影响规律;其次,分析了基于等效转矩的风轮等效风速计算方法的不足;然后,综合计及风切变效应、塔影效应及风电机组运行特性,提出了基于等效功率的风轮等效风速计算方法,解决了现有风轮等效风速计算模型不符合风电机组功率控制特性的问题;最后,结合空气密度和湍流强度修正的风电机组测试功率曲线,构建了基于风轮等效风速的风电机组设计发电量计算模型。案例分析结果表明:所得风电机组设计发电量能够有效表征风电机组在实际风能资源条件下所能达到的最高发电性能。3.提出了基于区间概率密度极值的风电机组可达发电量计算方法,可为风电场运维效能评价指标体系中可达发电量关键指标的准确计算提供方法基础。首先,分析了风电机组异常运行数据的分布特征;其次,构建了基于区间概率密度极值的风电机组功率曲线模型,解决了复杂耗时的风电机组异常数据清洗所造成的建模效率下降问题;最后,介绍了现有基于异常数据清洗的风电机组功率曲线经典建模方法,用于所提建模方法有效性和正确性验证的基准模型。案例分析结果表明:所提方法能够同时兼顾高的建模精度和建模效率,且无需花费大量的人工建模成本,是一种适用于工程应用的简便方法。4.提出了基于多元环境参量分段回归的风电机组发电能力评比方法,可为风电场运维效能评价指标体系中可达发电量关键指标的准确计算提供方法基础,同时可保证不同风能资源条件下风电机组发电能力对标评比的公平性。首先,提出了基于时序匹配和双向四分位算法的异常数据清洗方法,解决了堆积型限电数据与正常数据过渡区域的数据类别无法有效辨识的问题;然后,挖掘风电机组输出功率的关键环境影响参量,并提出了基于滑动窗口法的数据样本构造方法,以保证数据样本的时序性和代表性;最后,以数据样本最后时刻的发电机转速和风电功率作为分段依据,并利用LSTM神经网络和GRU神经网络,分别构建了基于多元环境参量分段回归的风电机组功率曲线模型,并提出了不同风电机组发电能力评比方法。案例分析结果表明:所提出的异常数据清洗方法能够有效解决过渡区域数据类别无法有效辨识的问题;所提出的发能能力评比方法能够有效提升功率曲线建模精度,且保持发电能力评比的公平性。5.开发了一套风电场运维效能评价系统,并开展了实际案例测试分析,可为风电场运维管理和技术改造提供重要的数据支撑和决策依据。首先,提出了风电场运维效能评价系统的设计目标与原则、总体架构、功能模块及部署方案;然后,基于风电场的现场实测数据,测试和验证了风电场运维效能评价系统的功能特性,并对风电场运维效能评价结果进行了分析。案例分析结果表明:所提统计型指标能够实现不同环节运维效能的定量评价,并能够追溯风电场发电性能损失根源;所提对标型指标能够有效剔除风能资源条件和风电场设计水平差异的影响,实现不同风电场运维效能的公平评比;所提基于改进CRITIC赋权法的风电场运维效能综合评价模型的评价结果更符合风电场的实际运维效能水平,能够有效实现不同风电场运维效能的综合评价及对标评比。