选择风力电机的重要因素
1 现有风电场机组在运行中存在的主要问题截至2002年底,中国共有32个运行风电场,安装风电机组897台,总装机容量45.22万kW。风电机组单机容量最小为55kW,最大为1.3MW,大部分是国外进口设备,本地化设备占有率不足10%。
相当部分风电场的发电量达不到原设计指标,其首要原因是在风电场建设前期对风能资源测量分析工作不充分,其次是对风电机组选择较粗放。因此在风电场运行中,风电机组存在不少问题。存在的主要问题有:
1)机型选择不当,造成不能正常发电;
2)机组不成熟,正处在可靠性增长期,故障多,严重影响发电量;
3)重要部件出现故障,因缺少零备件或者零备件供应不及时,造成停机;
4)在当地气候条件下,受机组性能限制不能正常运行,如低温条件下停机等现象;
5)有些机组其使用性能达不到原设计指标;
6)外购产品,在海上运输过程中有损坏情况,影响发电时间。
2 风电机组选择中应考虑的主要技术因素
2.1 风电机组性能
2.1.1 风电机组的型式
风电机组型式在不断地发展,在失速型和变距型基础上,又派生出多种型式。失速型实际上是定桨距/被动失速控制,由此派生出变桨距/主动失速控制。主动失速控制的变桨距属于负变距,而通常称变距型是正变距。变距型派生出变速变距及变速变距直驱(无齿箱)型。
从发电量、成熟性、可靠性,具有发展前景等方面对各种型式作以比较,如表1:
2.1.2 风能利用系统Cp值大于0.4值比较
Cp值大小反映风轮捕捉风能的能力,即表示风轮的效率,现在一般叶片气动设计Cp值大于0.4,对于厂家提供的计算Cp值,还应考虑湍流强度的影响。
2.1.3 电机和传动系统效率
风轮风能利用系数设定后,电机和传动系统效率就直接影响整机发电量,因此,在机组选择时,也应对电机、齿轮箱进行关注。
2.1.4 额定风速
额定风速条件下的输出功率,称机组额定功率,即单机容量的标志。一般欧洲风电生产厂商销售的产品是按IEC 61400规定Ⅰ级设计的,即10m高,年平均风速V年=9~10m/s,所以额定风速设定为14~15m/s。
根据我们对我国25个风电场统计数据,详见附表1。统计表明,风电场年平均风速V年=6.1~7.5m/s占多数,详见表2:
选择适合当地风况的风电机组,对机组容量系数、年发电量至关重要。
2.1.5 功率曲线
评价风电机组发电量性能的优劣,主要看机组的功率曲线,应比较在切入风速(Vin)到切出风速(Vout)的范围内各风速下输出功率的大小。
对商业化运行的机组,应提供实际发电量的记录,作为可靠的评价依据。
2.1.6 功能特性
所谓功能特性,主要指刹车系统(包括主轴刹车、气动刹车)、偏航系统功能特性。为满足功能要求,可以对电控安全系统、液压系统性能进行比较。2.1.7 气象条件
风电机组的选型还应考虑风电场所在地的气候条件,机组性能应满足特殊气候条件的要求。
1)低温性能:机组是否具有耐低温运行性能,如-20℃以下,机组是否因振动而停机。金属材料在低温条件下是否具有耐脆性,液压系统及密封件是否耐低温等。
2)防雷击性能:防雷击保护系统,是否可靠。
3)三防性能:在沿海地域使用,机组应具有防盐雾、防湿热、防霉菌设施。
4)抗沙尘性能:如有些地区风沙大,叶片等部件能否防沙尘暴。
5)极端风速:设计极端风速要依据当地实际气象条件,不一定都选择70m/s,极端风速越高,机组成本也越高。
2.2 风电机组可靠性、成熟性
2.2.1 可利用率大小
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