风力发电深度讲解——第四篇：理想风机三要素是？

大浪淘沙1

第四篇：理想风机三要素是？(2010-11-01 22:56:41)转载标签： 爱丽丝欧洲风机传动链杂谈  
第四篇：理想风机三要素是？
作者“鸡尾酒风机”
百度直接搜索“鸡尾酒风机”就可查到作者论坛，希望大家多交流。
引子1：爱丽丝漫游奇境记2

毛毛虫：爱情就像鬼一样，相信的人多，真正遇见的人少。

爱丽丝：可我们现在谈的是直驱风机啊。

毛毛虫：嗯，直驱就像鬼一样! 相信的人多，真正明白的人有么？



从今天开始，文章内容不再轻松，涉及到概念和数据，虽然我尽量轻松写。

虽然难点，但是有助于各位专业能力的真正增长，ok，拿破仑先生说过：不会定量分析的工程师不是好工程师。



风机核心部件包括四样：叶片、齿轮箱、发电机、变频器。对于没有齿轮箱的直驱风机，核心部件只剩有三样。

首先来定义一个理想风机。简单来讲，理想风机三要素是发电量最大、可靠性最高、造价最低。



先讨论发电量。



在额定风速上，风机通过变桨（有时辅以变速）来限制功率，此时不关心各核心部件效率。

条件1：分析只限定于额定风速以下这个条件，以下提到“所有风速范围”时，仅代表从切入风速到额定风速这么宽的风速范围内。

连载不关心如何设计叶片、发电机等以使效率最高，连载假设相同部件的生产厂家，做出的东西是一样的，比如南高齿的齿轮箱和重齿的齿轮箱是无差别的。

条件2：分析只限定于不同的风机结构发电效率的差别，比如直驱和双馈，而不是如何进行部件设计。

当叶片长度固定时，提高理想风机的四大核心部件效率，这是提高发电量的不二法门。

即，理想风机的高效率包括两部分：

1、叶片工作于高效。

所有风速范围内，始终工作于效率最高点。即叶片始终运行在CPmax处，叶片的效率用CP来表示，CP的最大值用CPmax表示。

2、传动链工作于高效。

所有风速范围内，传动链（含齿轮箱、发电机、变频器）的效率尽量高。

叶片的效率比较低，CPmax大多在0.5以下【注1】，传动链效率都比较高，都是90%以上。所以整体而言，提高叶片的工作效率，对风机的发电量贡献最大。

但传动链的选择也至关重要，首先，不同的传动链决定风机的转速范围不一样，从而不同风速时叶片工作于不同的CP；其次，不同的传动链确实效率不一样。



什么样的风机，叶片和传动链的工作效率最高呢？


注1：叶片的CPmax虽偶有大于0.5的，但市场上单独买不到这种叶片。

下一篇预告

理想风机——叶片效率始终最高，直驱的呢？
引子1：接近20年前，欧洲的一个老牌博士曾经首次在IEEE上证明过，相对于定速风机（那时还是定速风机的天下），变速风机的传动链虽然添加了变频器，增加了损耗，但因为增加了变速功能，提高了不同风速下叶片的CP，所以风机的发电量反而能上升。

为这个博士，我很愿意破例把一个引子增加一段：如果我来排全球风电科技名人榜的话，who is who in wind turbine，在我心目中，该博士能排入十大风电科技名人榜。

lpbird

这个不错。支持一下