大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)選址與風(fēng)力發(fā)電機(jī)優(yōu)化匹配

1、第22卷 第4期2001年10月太 陽 能 學(xué) 報(bào)ACTAENERGIAESOLARISSINICAVol122,No14Oct1,2001文章編號(hào):0254-0096(2001)04-0466-07X大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)選址與風(fēng)力發(fā)電機(jī)優(yōu)化匹配謝建民,邱毓昌1,2(11西安交通大學(xué),西安710049; 21寧夏大學(xué),銀川750021)摘 要:從風(fēng)能利用和風(fēng)電成本兩個(gè)角度出發(fā),推導(dǎo)出風(fēng)電場(chǎng)選址與風(fēng)力機(jī)優(yōu)化選型的目標(biāo)函數(shù),提出將風(fēng)力機(jī)容量系數(shù)作為風(fēng)電場(chǎng)選址與風(fēng)力機(jī)選型的判據(jù),同時(shí)給出了基于風(fēng)速分布特性的風(fēng)力機(jī)容量系數(shù)計(jì)算方法。通過我國(guó)云南省的13個(gè)實(shí)際風(fēng)速觀測(cè)點(diǎn)和國(guó)內(nèi)外25種風(fēng)力機(jī)代表機(jī)型的計(jì)算,給出

2、了這些觀測(cè)點(diǎn)的開發(fā)順序及優(yōu)化配置的風(fēng)力機(jī)機(jī)型,并簡(jiǎn)要分析了影響風(fēng)力機(jī)容量系數(shù)的主要因素。實(shí)踐表明,這種方法物理意義明確,計(jì)算快捷方便,節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間和設(shè)計(jì)工作量。關(guān)鍵詞:風(fēng)力發(fā)電;容量系數(shù);風(fēng)速分布參數(shù);風(fēng)能利用率;風(fēng)電成本中圖分類號(hào):TK8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A0 引 言在風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)中,有兩個(gè)不同于傳統(tǒng)能源發(fā)電廠設(shè)計(jì)的特點(diǎn):一是風(fēng)電場(chǎng)的選址,通常應(yīng)選擇在年平均功率風(fēng)速較高的位置,這項(xiàng)工作也可以稱之為風(fēng)能資源評(píng)估;二是風(fēng)力機(jī)機(jī)型的選擇。眾所周知,風(fēng)力機(jī)的輸出功率既與所在點(diǎn)的風(fēng)速分布特性有關(guān),又與所選用的風(fēng)力機(jī)機(jī)型有關(guān),世界各國(guó)現(xiàn)在已開發(fā)和使用的風(fēng)力機(jī)容量從1kW到3MW,各種參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)相差很大。

3、對(duì)于特定的場(chǎng)點(diǎn)特別是并網(wǎng)運(yùn)行的大型風(fēng)電場(chǎng)來講,選擇與該點(diǎn)風(fēng)速分布特性最相匹配的風(fēng)力機(jī)以最大限度地利用風(fēng)能,和產(chǎn)生最好的經(jīng)濟(jì)效益是風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)中首先要解決的問1,3題,也是最關(guān)鍵的問題。風(fēng)能最明顯的特征是風(fēng)能功率與風(fēng)速立方成正比。設(shè)風(fēng)輪機(jī)螺旋槳葉片旋轉(zhuǎn)面積是A,風(fēng)速是v,空氣密度是Q,則單位時(shí)間內(nèi)通過A的空氣質(zhì)量等于QAv。該質(zhì)量的空氣所具有的動(dòng)能E為3QAv(1)2實(shí)際上,這部分空氣所具有的動(dòng)能不可能全部被風(fēng)E=輪機(jī)葉輪所吸收,這是因?yàn)榭諝饨?jīng)過葉輪后速度不是全部變?yōu)榱?。根?jù)理論分析,風(fēng)輪機(jī)葉輪所能獲得的最大功率系數(shù)是01593,因而風(fēng)輪機(jī)的理論最大功率PM為PM=0.296QAv3(2)考慮到風(fēng)

4、輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的效率系數(shù)G1和G2,則風(fēng)輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出功率P1和P2應(yīng)分別是P1=0.296G1QAv331 優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)由于風(fēng)速的間歇性和不穩(wěn)定性,風(fēng)力機(jī)不可能一直工作在滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下。這是風(fēng)力發(fā)電區(qū)別于傳統(tǒng)能源發(fā)電的一個(gè)重要特點(diǎn)。風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)應(yīng)該是在盡可能高效率利用風(fēng)能的前提下,降低每度電的生產(chǎn)成本。這里我們分別引入風(fēng)力機(jī)年平均風(fēng)能利用率和風(fēng)電成本兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)。111 風(fēng)能利用率(3)(4)P2=0.296G1G2QAv實(shí)際應(yīng)用中的風(fēng)輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的輸出特性不完全等同于上述公式。這是因?yàn)轱L(fēng)速較低時(shí)受風(fēng)輪機(jī)的設(shè)計(jì)限制,而風(fēng)速較高時(shí)又受到發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)限制。大部分風(fēng)力機(jī)在一段風(fēng)速范

5、圍內(nèi)的輸出功率是不變的。下圖即為一典型風(fēng)力機(jī)的輸出功率特性P(v)4期謝建民等:大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)選址與風(fēng)力發(fā)電機(jī)優(yōu)化匹配 467即G=CfPrWa(10)式中 Cf)風(fēng)力機(jī)的容量系數(shù);Pr)風(fēng)力機(jī)額定輸出功率;Wa)風(fēng)輪機(jī)年平均接受風(fēng)能功率,G)年平均風(fēng)能利用率。式(10)中Pf是發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù),而Wa則取決圖1 典型風(fēng)力機(jī)輸出功率特性Fig.1 Typicalwindturbineoutputcurve于風(fēng)速觀測(cè)點(diǎn)的風(fēng)能特征,在一定意義上都可以視為常量,它們的比值相當(dāng)于風(fēng)力機(jī)的年平均效率,與容量系數(shù)無關(guān)。其物理意義相當(dāng)于風(fēng)力機(jī)的年平均效率,此時(shí)(5)PrGa=WaG=GaCf(11)(12)用

6、數(shù)學(xué)公式表示就是P(v)=G(v)PrPr00v<vivivvrvrvvcv>vc式中 Pr)發(fā)電機(jī)額定輸出功率,vi)風(fēng)輪機(jī)起動(dòng)風(fēng)速,vr)風(fēng)輪機(jī)額定功率風(fēng)速,也稱額定風(fēng)速,vc)風(fēng)輪機(jī)停機(jī)風(fēng)速,也稱截止風(fēng)速,G(v)風(fēng)速在vi到vc之間時(shí),風(fēng)力機(jī)輸出功率效率與風(fēng)速關(guān)系,簡(jiǎn)稱輸出特性。有幾種常用的函數(shù)可以近似表示風(fēng)速在vi到vr之間時(shí)風(fēng)力機(jī)的輸出特性,例如線性函數(shù),二次函數(shù)和三次函數(shù)。雖然在理論上輸出特性應(yīng)該是三次函數(shù),但實(shí)際上更接近線性函數(shù),特別是對(duì)大型風(fēng)1,2力機(jī),此時(shí)G(v)=v-v(v-vi)ri(6)這里我們可以得到兩個(gè)結(jié)論:一是風(fēng)力機(jī)的年平均風(fēng)能利用率等于風(fēng)力機(jī)年平均

7、效率與風(fēng)力機(jī)容量系數(shù)的乘積;二是若要提高風(fēng)能利用率,最有效的方法就是提高風(fēng)力機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率,也即容量系數(shù)。112 風(fēng)電成本風(fēng)力發(fā)電的每千瓦時(shí)電成本D為建廠投資成本B1與運(yùn)行與維修費(fèi)用B2之和n1,4。其中(13)(14)Q(15)8716CfB1=()(1+r)-18716CfB2=D=B1+B2=8716Cf87.6Cf+m(1+r)-1n式中 D)每千瓦時(shí)電成本,單位:人民幣分P(kW#h);Q)每千瓦功率建廠投資,單位:人民幣元PkW;n)建廠投資回收時(shí)間,也即風(fēng)力發(fā)電廠使用壽命期望值;r)投資貸款年利率;M)每千瓦功率年維修及運(yùn)行費(fèi)用;m)每千瓦功率運(yùn)行與維修費(fèi)用與每千瓦功率建廠投資之比(

8、MPQ)。若令F=進(jìn)一步變?yōu)?m(1+r)-1D=FCfn由于風(fēng)速的變化及風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)制造上的原因,風(fēng)力機(jī)的工作狀態(tài)與輸出功率是變化和不穩(wěn)定的。在不同風(fēng)速條件下發(fā)電機(jī)對(duì)風(fēng)能的利用率是不同的,也即發(fā)電機(jī)效率隨風(fēng)速特性的不同而變化,同時(shí)考慮到風(fēng)速小于起動(dòng)風(fēng)速和風(fēng)速高于截止風(fēng)速時(shí)的情況,我們選取年平均風(fēng)能利用率作為衡量風(fēng)力機(jī)利用風(fēng)能的指標(biāo)。年平均風(fēng)能利用率=風(fēng)力機(jī)年平均輸出功率年平均風(fēng)能功率(7)根據(jù)下式年平均輸出功率=容量系數(shù)額定功率(8)將(8)式代入(7)式,可得年平均風(fēng)能利用率=(9),則式(13)可8716(16)由上式可見:若要降低風(fēng)力發(fā)電成本,除了采用常規(guī)措施,如節(jié)約投資,減少運(yùn)行與維修

9、費(fèi)用外,關(guān)鍵是要提高風(fēng)力機(jī)的容量系數(shù)。同樣,若假設(shè)不同型號(hào)的風(fēng)力機(jī)的F值差別不大或近似相等,則上述結(jié)論就可推廣到不同發(fā)電機(jī)468 太 陽 能 學(xué) 報(bào)22卷據(jù)。比較方程(12)和(16),可以得出以下結(jié)論:在風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)中提高風(fēng)力機(jī)的容量系數(shù)是提高風(fēng)能利用率和降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵所在,它可以作為風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)。一比較如下:Weibull函數(shù)的表達(dá)式為:k-1kPW(v)=()exp-()CCC(20)式中 k)形狀參數(shù),是一個(gè)無因次量,C)R度參數(shù),其量綱與速度相同。Rayleigh函數(shù)的表達(dá)式為PR(v)=exp-()Cm2Cm式中 Cm=vaP1.2531由方程(16)和方程(17)可以

10、看到,Rayleigh函數(shù)因其只有一個(gè)參數(shù)使用比較方便,但是Weibull函數(shù)更加準(zhǔn)確,更接近風(fēng)速的實(shí)際分布特性,因而使用比較廣泛。本文采用Weibull函數(shù)進(jìn)行計(jì)算與分析。213 計(jì)算風(fēng)力機(jī)容量系數(shù)風(fēng)力機(jī)容量系數(shù)是風(fēng)力機(jī)年平均輸出功率Pa(17)與額定功率Pr的比值5,622 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法風(fēng)力機(jī)的容量系數(shù)既與風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速分布特性有關(guān),又與所選用的風(fēng)力機(jī)機(jī)型有關(guān)。如果已有風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速觀測(cè)值,則可由下述辦法來計(jì)算風(fēng)力機(jī)的容量系數(shù)。通常所需風(fēng)速值應(yīng)具有三年以上的觀測(cè)數(shù)據(jù)。211 計(jì)算年平均功率風(fēng)速年平均功率風(fēng)速ve是描述風(fēng)速觀測(cè)點(diǎn)風(fēng)能特性的一個(gè)重要參數(shù)。其計(jì)算公式如下ve=Evii=1NN1(21

11、)。PaPrW式中 ve)年平均功率風(fēng)速;vi)觀測(cè)點(diǎn)風(fēng)速;N)觀測(cè)點(diǎn)風(fēng)速樣本個(gè)數(shù)。實(shí)際上,平均功率風(fēng)速反映的是風(fēng)的能量特性,而不是經(jīng)常提到的年平均風(fēng)速。年平均風(fēng)速va的計(jì)算公式如下va=NEvii=1NvCf=Pa=c(22)(v)dvQP(v)Pvi(23)PrPa=(vr-vi)vQrvv(v-vi)PW(v)dv(24)Wi(18)通常觀測(cè)到的風(fēng)速是離地面10m高度風(fēng)速值,根據(jù)所選風(fēng)力機(jī)葉輪輪轂的高度,應(yīng)把10m高度風(fēng)速折算到輪轂高度的對(duì)應(yīng)風(fēng)速。計(jì)算時(shí),可采用下列公式x)(19)10其中,vH)輪轂高度處年平均風(fēng)速:H)輪轂高vH=vi(度。上式中的指數(shù)x,取決于觀測(cè)點(diǎn)的地理特征,一般

12、情況下,可取x=1P7。212 計(jì)算風(fēng)速概率密度函數(shù)風(fēng)速是始終變化的,因而,只能用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來研究,風(fēng)速概率密度函數(shù)PF(v)是描述風(fēng)能的重要數(shù)據(jù),它表示的是風(fēng)速位于v和dv之間的概率。大量研究表明,風(fēng)速分布一般為正偏態(tài)分布,用于擬合風(fēng)速分布的模型很多,常用的風(fēng)速概率密度函數(shù)有QP(v)d(v)C=(v-v)P(v-v)Q+QP(v)dv+PrcvWrvrfrivi(v)dv(25)ivcvWr由(25)可知,影響風(fēng)力機(jī)容量系數(shù)的因素主要有風(fēng)力機(jī)的起動(dòng)風(fēng)速,額定風(fēng)速,截止風(fēng)速和場(chǎng)點(diǎn)的風(fēng)速分布參數(shù)。由于通常所指的風(fēng)速是發(fā)電機(jī)葉輪輪轂高度時(shí)的數(shù)值,而風(fēng)速分布參數(shù)是10m高度的數(shù)值,計(jì)算容量系數(shù)是

13、應(yīng)首先利用式(19)將10m高度風(fēng)速折算至輪轂高度風(fēng)速,因此高度對(duì)容量系數(shù)也有較大影響作用。3 設(shè)計(jì)實(shí)例及結(jié)果討論根據(jù)上述理論可知,在風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)中,發(fā)電場(chǎng)選址與風(fēng)力機(jī)機(jī)型選擇的關(guān)鍵是提高風(fēng)力機(jī)的容量系數(shù)。如果有若干個(gè)待開發(fā)的風(fēng)速觀測(cè)點(diǎn)和若干個(gè),4期謝建民等:大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)選址與風(fēng)力發(fā)電機(jī)優(yōu)化匹配 469方法來計(jì)算各觀測(cè)點(diǎn)的開發(fā)順序,同時(shí)為各觀測(cè)點(diǎn)配置最優(yōu)機(jī)型。311 實(shí)例選擇及說明風(fēng)速特性參數(shù)來自風(fēng)能評(píng)估資料7,8點(diǎn),較豐富點(diǎn)和欠豐富點(diǎn)3組。風(fēng)力機(jī)參數(shù)有Pr,H,以及vi,vr和ve,見表2。容量從50kW到3MW分為13個(gè)級(jí)別,共25種機(jī)型1,2,9,10,除k,C。這些機(jī)型容量基本含蓋了

14、目前國(guó)際上大外,還有年平均風(fēng)速va,見表1。原文中給出了13個(gè)點(diǎn)的資料,按照年平均風(fēng)速大小,可分為風(fēng)能豐富型聯(lián)網(wǎng)風(fēng)力機(jī)的主要容量,具有較強(qiáng)的代表性。表1 風(fēng)速觀測(cè)點(diǎn)10m高度風(fēng)速分布參數(shù)Table1Windspeeddistributionparametersofpotentialwindfarmsitesat10mhigh參數(shù)太華山大山包vakC5182126615541911965154落雪51011615161馬龍41411854194下關(guān)4111195416祥云31911814141宣威31811694127個(gè)舊31711894119紅河31711794120麗江31511723196

15、大姚31511623188蒙自31411673181富源31411553173表2 風(fēng)力機(jī)技術(shù)參數(shù)Table2Technicaldataofwindturbines序 號(hào)12345678910111213141516171819202122232425型 號(hào)GROWIAN1WTS-3MOD-1MOD-2NASUDDENG1E1WTGGAMMA-60JACOBS70P1500JACOBS48P750NM750P43NM600P43XWEC-JACOBSANBONUS450CONE-450MS-1MS-2-1MEDITFD-24-200M30MS-2-2WIND-MASTERWINDPOWERHM

16、ZENEI-FIATWINDPOWER產(chǎn) 地德國(guó)瑞典美國(guó)美國(guó)瑞典美國(guó)意大利德國(guó)德國(guó)丹麥丹麥中國(guó)丹麥蘇格蘭英國(guó)英國(guó)意大利中國(guó)意大利英國(guó)美國(guó)美國(guó)蘇格蘭意大利美國(guó)PPkW30003000250025002000200015001500750750600600450450250250225200200200100100755050HPm10080616180461766907555566542135016132526303025231813211318151813viPm#s-l613661361366115533124435371554184155541554155514vrPm#s-l111814

17、12121212151314131311161514151515121713151116141112151018138191117918vcPm#s-l2421261820211916272525252524252527252328202522202214301917312 容量系數(shù)的計(jì)算按照本文提供的計(jì)算公式,編制出計(jì)算機(jī)程序,經(jīng)過計(jì)算得到了各觀測(cè)點(diǎn)對(duì)各種機(jī)型的容量系數(shù)見表3。由表3可見,對(duì)于每一個(gè)觀測(cè)點(diǎn),都有一個(gè)最高的容量系數(shù),根據(jù)前文結(jié)論,該數(shù)值所對(duì)應(yīng)的機(jī)型即為此觀測(cè)點(diǎn)的最優(yōu)匹配機(jī)型。例如,對(duì)于太華山觀測(cè)點(diǎn),最高容量系數(shù)為01537,最優(yōu)機(jī)型為德國(guó)JACOBS70P150機(jī)型;而對(duì)于大山

18、包觀測(cè)點(diǎn),最高容量系數(shù)為01423,最優(yōu)機(jī)型也為此型。313 風(fēng)電場(chǎng)建場(chǎng)順序與機(jī)型選擇對(duì)于不同的觀測(cè)點(diǎn),當(dāng)考慮開發(fā)建場(chǎng)時(shí),就可按每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的容量系數(shù)大小排出各觀測(cè)點(diǎn)的開發(fā)順序。例如,太華山觀測(cè)點(diǎn)的最大容量系數(shù)是01537,470 太 陽 能 學(xué) 報(bào)表3 各風(fēng)速觀測(cè)點(diǎn)與各型風(fēng)力機(jī)匹配容量系數(shù)Table3Capacityfactorofpotentialwindfarmsitesmatchedwithwindturbines22卷機(jī)型太華山大山包序號(hào)1234567891011121314151617181920212223242501384013650.3150.3040.3290.2390.34

19、70.5370.3880.3550.3270.3840.2580.3630.0710.2510.3260.2780.3530.2810.3620.2370.4460.2790.33101270012570.2150.2070.2290.1610.2490.4250.2980.2630.2420.2970.1810.2790.0430.1730.2300.1970.2490.1940.2590.1620.3250.1910.226落雪012900.2750.2440.2310.2500.1870.2710.4230.3090.2800.2600.3080.2060.2920.0690.2010.

20、2540.2210.2700.2220.2800.1900.3380.2200.253馬龍012080.1970.1620.1550.1750.1190.1950.3590.2460.2110.1940.2460.1390.2300.0280.1310.1760.1530.1920.1470.2010.1220.2570.1440.170下關(guān)011620.1540.1210.1160.1350.0860.1560.3190.2130.1760.1610.2140.1080.1990.0160.1000.1380.1210.1500.1120.1600.0910.2100.1080.127祥云0

21、11530.1450.1140.1100.1270.0830.1470.2980.2000.1650.1510.2110.1020.1870.0160.0940.1300.1140.1410.1060.1510.0860.1960.1030.121宣威011490.1410.1130.1080.1240.0820.1420.2860.1930.1590.1460.1940.1000.1800.0180.0930.1270.1110.1380.1050.1460.0850.1890.1010.119個(gè)舊011230.1160.0890.0850.1010.0630.1220.2720.1780.

22、1420.1300.1800.0830.1670.0100.0750.1050.0940.1140.0850.1240.0670.1640.0800.093紅河011320.1250.0980.0940.1100.0700.1290.2750.1830.1480.1350.1840.0890.1710.0130.0810.1130.1000.1230.0920.1320.0740.1730.0880.103麗江011150.1090.0840.0810.0950.0600.1130.2500.1650.1310.1200.1660.0770.1540.0110.0700.0980.0880.1

23、070.0800.1150.0640.1510.0760.088大姚011170.1110.0870.0830.0970.0630.1140.2450.1620.1310.1200.1640.0790.1520.0130.0720.1000.0890.1090.0820.1170.0660.1510.0780.091蒙自011050.1000.0770.0740.0870.0550.1040.2350.1540.1220.1120.1560.0710.1440.0100.0650.0900.0810.0980.0730.1060.0580.1390.0700.081富源011100.0140.

24、0820.0790.0920.0590.1070.2310.1540.1230.1130.1550.0740.1440.0120.0680.0940.0840.1020.0770.1100.0620.1420.0740.086表4 各風(fēng)速觀測(cè)點(diǎn)最高容量系數(shù)及建議開發(fā)順序Table4Thehighestcapacityfactorofeachsiteandsuggestedexploitationorderofpotentialsites太華山vaKCCf151800212606155001537落雪41900119605154001425801325230129890127914012701大

25、山包51000116105161001423801338230130990129214012901馬龍414001185041940013598012572301246901246120123014下關(guān)411001195041600013198012141201213901210230119914祥云319001181041410012988012111201200901196230118714宣威318001169041270012868011941201193901189230118014個(gè)舊317001189041190012728011801201178801167140116423紅

26、河317001179041200012758011841201183901173230117114大姚315001172031960012508011661201165901154140115123麗江315001162031880012458011641201162901152230115123富源314001167031810012358011561201154901144140113923蒙自314001155031730012318011551201154901144140114223機(jī)型18Cf201446機(jī)型223Cf301388機(jī)型39Cf401384機(jī)型412Cf501384機(jī)

27、型514期謝建民等:大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)選址與風(fēng)力發(fā)電機(jī)優(yōu)化匹配 471落雪觀測(cè)點(diǎn)的最大容量系數(shù)是01425。所以,在不考慮其它因素時(shí),太華山點(diǎn)優(yōu)于落雪點(diǎn)應(yīng)首先開發(fā)。這樣,就可以排列出所有觀測(cè)點(diǎn)之間的開發(fā)順序及所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)機(jī)型如表4。為全面起見,對(duì)每一風(fēng)速點(diǎn)選擇容量系數(shù)的最高的前5個(gè)機(jī)型,便于設(shè)計(jì)者選擇不同的風(fēng)力機(jī)容量等級(jí)。由于本文的計(jì)算所選風(fēng)力機(jī)機(jī)型有限,且同時(shí)沒有考慮其他設(shè)計(jì)因素,例如風(fēng)力機(jī)的價(jià)格與使用壽命等,因此本文的結(jié)論僅作為規(guī)劃建議。314 風(fēng)力機(jī)參數(shù)對(duì)容量系數(shù)的影響觀察表4,可以看到,風(fēng)力機(jī)參數(shù)對(duì)觀測(cè)點(diǎn)的容量系數(shù)的影響作用很大。對(duì)任一觀測(cè)點(diǎn)來講,用不同型號(hào)風(fēng)力機(jī)計(jì)算出的容量系數(shù)相差很大。

28、即使對(duì)同一額定功率的不同廠家的風(fēng)力機(jī),結(jié)果也相差懸殊。對(duì)所有觀測(cè)點(diǎn)來講,德國(guó)JACOBS70P1500都具有最高的容量系數(shù),這說明該機(jī)型有廣泛的適應(yīng)性;相反,MS-1機(jī)型對(duì)所有觀測(cè)點(diǎn)的容量系數(shù)都很低,說明該機(jī)型對(duì)特定的觀測(cè)點(diǎn)有很強(qiáng)的依賴性。由表4可見,各風(fēng)速觀測(cè)點(diǎn)容量系數(shù)前5位的機(jī)型基本上保持不變,說明風(fēng)力機(jī)的參數(shù)設(shè)計(jì)還是有高下之分的?？紤]到這13個(gè)點(diǎn)具有不同的風(fēng)能特性,因此得出這一結(jié)論是很自然的,并不勉強(qiáng)。由此可見,也可用此法對(duì)風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估。315 年平均風(fēng)速對(duì)容量系數(shù)的影響計(jì)算結(jié)果顯示,年平均風(fēng)速也對(duì)容量系數(shù)也有很強(qiáng)的影響作用,按容量系數(shù)排出的觀測(cè)點(diǎn)建場(chǎng)順序與年平均風(fēng)速的大小順序一

29、致,和C值的大小順序也基本一致,而和k值的大小則關(guān)系不大,也就是說,相對(duì)于k值,C值更能反映風(fēng)速觀測(cè)點(diǎn)的能量特征。下結(jié)論:1)風(fēng)電場(chǎng)選址和風(fēng)力機(jī)最優(yōu)機(jī)型選擇本質(zhì)上屬于同一問題。因此,在實(shí)際風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)中,應(yīng)同時(shí)考慮這兩個(gè)問題。2)風(fēng)力機(jī)容量系數(shù)是風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)中的重要參數(shù),需加以認(rèn)真考慮。在實(shí)際風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)者選擇應(yīng)掌握盡可能準(zhǔn)確的風(fēng)速分布特性,同時(shí)應(yīng)在較大范圍內(nèi)選擇風(fēng)力機(jī)容量與參數(shù)。3)風(fēng)力機(jī)參數(shù)直接影響其容量系數(shù),在風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際設(shè)計(jì)中,可根據(jù)容量系數(shù)的要求,在允許范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整其運(yùn)行參數(shù),以獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益。4)對(duì)于并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)力機(jī)機(jī)組來講,可用文中的方法計(jì)算出較短周期(例如季,月,周,甚

30、至日)的容量系數(shù),對(duì)系統(tǒng)的管理和調(diào)度有重要意義。5)本文中的方法不僅適用于風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì),同時(shí)也適用于其它再生能源的資源評(píng)估和發(fā)電場(chǎng)設(shè)計(jì),如太陽能發(fā)電和潮汐發(fā)電。參考文獻(xiàn)1 AmrM,HelgePetersen,HabliSM.AssessmentofwindfarmeconomicsinrelationtositewindresourcesappliedtositesinJordanJ.SolarEnergy,1990,45(3):167)175.2 ZiyadMSalameh,IriantoSafari.Optimumwindmill-sitematchingJ.IEEETransactio

31、nsonEnergyConversion,1992,7(4):669)675.3 DavidRRichardson,GeraldMMcnerney.WindenergysystemJ.ProceedingsoftheIEEE,1993,81(3):378)389.4 王錫凡.電力工程基礎(chǔ)M.西安:西安交通大學(xué)出版社,1998.5 JaffeLD.AvailabilityofsolarandwindgeneratingunitsJ.IEEETransactionsonPowerApparatusandSystems,1983,PAS-104(5):1012)1016.6 李自應(yīng)等.云南風(fēng)能可開發(fā)地區(qū)風(fēng)速的韋布爾分布參數(shù)及風(fēng)能特征值研究J.太陽能學(xué)報(bào),1998,19(3):248)25317 顧本文等1云南風(fēng)能資源的特點(diǎn)J1太陽能學(xué)報(bào),2000,21(1):45)4918 FrankREldridre.WindmachinesM.NewYork,1980.9 FD-24-