風力發(fā)電機論文 關于風力發(fā)電的論文

1、風力發(fā)電機論文關于風力發(fā)電的論文影響風力發(fā)電機組功率的因素摘要：風力發(fā)電機作為一種綠色能源有著改善能源結構、經(jīng)濟環(huán)保等方面的優(yōu)勢，也是未來能源電力發(fā)展的一個趨勢。但風力發(fā)電機在工作時由于受到環(huán)境或本身結構的影響，其功率會受到影響。文章就影響風力發(fā)電機組功率的各方面因素進行探討。關鍵詞：風力發(fā)電機；功率影響因素；功率曲線；發(fā)電量一、功率曲線與發(fā)電量功率曲線反映了風力發(fā)電機組的功率特性，是衡量機組風能轉換能力的指標之一，設備驗收時功率曲線往往是被重點考核的對象。其實，評價一種機型功率曲線的好壞不應單純地只關注那些圖表中所給定的“風速功率”對應值，還應根據(jù)現(xiàn)場情況進行具體分析：風力機組的功率特性關鍵

2、取決于葉片的氣動特性和機組的控制策略。眾所周知，葉片的氣動設計實際上是一個優(yōu)化的結果，受其他條件限制，無法達到所有風速工況下效率均最好的目標。而機組實際運行的外部條件可能與設計存在較大差異，因此需要采取技術措施以實現(xiàn)發(fā)電量最大。一般來講，失速型機組應根據(jù)風頻分布調整合適的安裝角，使風頻最高的風速段出力最好。而變槳距機組則應根據(jù)湍流等風速特性優(yōu)化控制策略。因此為了追求發(fā)電量優(yōu)化的目標，實際的功率曲線與理論值會存在一個合理的偏差。二、風力發(fā)電機組實際功率曲線與標準功率曲線的差異根據(jù)風力發(fā)電機組在一段時間內輸出功率和同一時刻的風速之間的對應關系，即可得到風電機組的實際功率曲線，比較理想的狀況是單獨設

3、立一套獨立的測量系統(tǒng)，對機組的功率數(shù)據(jù)進行記錄，同時測量環(huán)境氣溫、大氣壓力和風速等環(huán)境參數(shù)，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，繪制出風力發(fā)電機組的實際功率曲線，同時根據(jù)環(huán)境氣溫、大氣壓力對實際功率曲線進行修正，觀察機組實際功率曲線與標準功率曲線的差異是否在正常的范圍內。在實際工作中，由于受現(xiàn)場條件和機組數(shù)量較大的限制，多利用機組控制系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)，通過中央監(jiān)控系統(tǒng)進行記錄，這種方式存在兩個弊端：一是多數(shù)風力機的風速儀位于葉輪的后部，風速的測量準確度受到影響，其次機組控制系統(tǒng)沒有環(huán)境氣溫、大氣壓力等環(huán)境參數(shù)的測量或測量值不準確，需要補充其它輔助裝置進行數(shù)據(jù)的補充。因此采用這種方式分析處理得到的機組實際功率曲線應允

4、許有一定的誤差。本文所有數(shù)據(jù)源于一套為上海電氣的SEG1250風機監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存儲時間間隔為1分鐘。選定這種風力機的數(shù)據(jù)，是因為這種風力機在風力機類型上比較普遍，同屬于三葉片、上風向、定槳距失速調節(jié)型風力機，額定功率相同，葉輪轉速相同，均為33rpm，葉輪直徑普遍。在圖1中，風力機的實際功率曲線均未經(jīng)過環(huán)境溫度和大氣壓力的修正，與標準功率曲線相比，除A2風力機外，其它機組功率曲線均較低，最大偏差可達25(A4風力機19m/s風速點)。A2風力機功率曲線基本達到標準功率曲線，且低風速段輸出功率較高。如果考慮由于空氣密度的變化造成的影響，在標準條件下，其功率曲線高出標準功率曲線。三、風力發(fā)電機組

5、功率的影響因素(一)輸出功率根據(jù)風能轉換的原理，風力發(fā)電機組的功率輸出主要取決于風速，但除此以外，氣壓、氣溫和氣流擾動等因素也顯著地影響其功率輸出。因為定槳距葉片的功率曲線是在空氣的標準狀態(tài)下測出的。而槳葉的失速性能只與風速有關，只要達到了葉片氣動外形所決定的失速調節(jié)風速，不論是否滿足輸出功率，槳葉的失速性能都要起作用，影響功率輸出。因此，當氣溫升高，空氣密度就會降低，相應的功率輸出就會減少，反之，功率輸出就會增大。(二)葉尖擾流器的影響由于風力機風輪巨大的轉動慣量，如果風輪自身不具備有效的制動能力，在高風速下要求脫網(wǎng)停機是不可想象的。早年的風力發(fā)電機組正是不能解決這一問題，使災難性的飛車事故

6、不斷發(fā)生。目前所有的定槳距風力發(fā)電機組均采用了葉尖擾流器的設計。當風力機正常運行時，在液壓系統(tǒng)的作用下，葉尖擾流器與槳葉主體部分精密地合為一體，組成完整的槳葉，當風力機需要脫網(wǎng)停機時、液壓系統(tǒng)按控制指令將擾流器釋放并使之旋轉，形成阻尼板，由于葉尖部分處于距離軸最遠點，整個葉片作為一個長的杠桿，使擾流器產(chǎn)生的氣動阻力相當高，足以使風力機在幾乎沒有任何磨損的情況下迅速減速，這一過程即為槳葉空氣動力剎車。葉尖擾流器是風力發(fā)電機組的主要制動器、每次制動時都是它起主要作用。(三)低溫對零部件的影響客觀上因為低溫的應用范圍畢竟有限，此類設備的經(jīng)驗和知識遠沒有常溫和高溫環(huán)境那樣受到廣泛的關注。不同種類的零部

7、件受低溫的影響是不同的，對于金屬機件應根據(jù)承受載荷的形式予以區(qū)別對待。例如傳動系統(tǒng)中的齒輪箱、主軸等，承受沖擊載荷，這類零部件需重點防止低溫時的脆性斷裂，提高材料和機件的多次沖擊抗力。材料的化學成分、冶煉方法、晶粒尺寸、扎制方向、應變時效以及冶金缺陷等是影響沖擊韌度和冷脆轉變溫度影響的主要因素，需要在設計時認真對待。采取適當?shù)臒崽幚矸椒āＤ茱@著提高材料多沖抗力，避免應力集中，表面冷作硬化和提高零件的表面加工質量等措施均能提高多沖載荷下的破斷抗力。當然避免在低溫情況下出現(xiàn)較大的沖擊載荷也是非常關鍵的，例如在風速較高時機組頻繁投切啟動，緊急制動等工況對機組的影響是非常不利的，應在設計上采取措施降低

8、此類情況發(fā)生的概率。(四)風力發(fā)電場的規(guī)模大小目前，我國正在進行全國電網(wǎng)互聯(lián)，電網(wǎng)規(guī)模日益增大。對于接入到大電網(wǎng)的風電場，其容量在電網(wǎng)總裝機容量中占的比例很小，風電功率的注入對電網(wǎng)頻率影響甚微，不是制約風電場規(guī)模的主要問題。然而，風能資源豐富的地區(qū)人口稀少，負荷量小，電網(wǎng)結構相對薄弱，風電功率的注入改變了電網(wǎng)的潮流分布，對局部電網(wǎng)的節(jié)點電壓產(chǎn)生較大的影響，成為制約風電場規(guī)模的重要問題。風力發(fā)電的原動力是不可控的，它是否處于發(fā)電狀態(tài)以及出力的大小都決定于風速的狀況，風速的不穩(wěn)定性和間歇性決定了風電機組的出力也具有波動性和間歇性的特點。在現(xiàn)有的技術水平下風力發(fā)電還無法準確預報，因此風電基本上是不可

9、調度的。從電網(wǎng)的角度看，并網(wǎng)運行的風電場相當于一個具有隨機性的擾動源，對電網(wǎng)的可靠運行造成一定的影響。由此可見，確定一個給定電網(wǎng)最大能夠承受的風電注入功率成為風電場規(guī)劃設計階段迫切需要解決的問題。(五)槳葉的調節(jié)當氣流流經(jīng)上下翼面形狀不同的葉片時，因突面的彎曲而使氣流加速，壓力較低；凹面較平緩面使氣流速度緩慢，壓力較高，因而產(chǎn)生升力。槳葉的失速性能是指它在最大升力系數(shù)CTMAX、附近的性能。當槳葉的安裝角B不變，隨著風速增加攻角i增大，升力系數(shù)cT線性增大；在接近CTMAX時，增加變緩；達到后CTMAX開始減小。另一方面，阻力系數(shù)初期不斷增大；在升力開始減小時，阻力系數(shù)繼續(xù)增大，這是由于氣流在

10、葉片上的分離隨攻角的增大而增大，分離區(qū)形成大的渦流，流動失去翼型效應，與未分離時相比，上下翼面壓力差減小，致使阻力激增，升力減少，造成葉片失速，從面限制了功率的增加。失速調節(jié)葉片的攻角沿軸向由根部向葉尖逐漸減少，因而根部葉面先進入失速，隨風速增大，失速部分向葉尖處擴展，原先已失速的部分，失速程度加深，未失速的部分逐漸進入失速區(qū)。失速部分使功率減少，未失速部分仍有功率增加。從而使輸入功率保持在額定功率附近。(六)風資源多少的影響年平均風速：以測量記錄的風速計算出的某一高度的年度平均風速。風功率密度：氣流垂直通過單位面積的風的能量，單位：W/m2年有效風速小時：在一年之中風速在3-20m/s之間出現(xiàn)的累積時間。年有效風能功率密度：根據(jù)年有效風速范圍內采集到的數(shù)據(jù)計算出