影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)出力的因素

1、影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)生力的因素風(fēng)力發(fā)電機(jī)在工作時(shí)由于受到環(huán)境或本身結(jié)構(gòu)的影響,其功率會(huì)受到影響,目前大壩風(fēng)場(chǎng)使用華銳3MWI機(jī)32臺(tái),現(xiàn)就一些影響風(fēng)機(jī)出力的因素進(jìn)行簡(jiǎn)單分析：一、功率曲線與上網(wǎng)發(fā)電量1、功率曲線反映了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率特性,是衡量機(jī)組風(fēng)能轉(zhuǎn)換水平的指標(biāo)之一,設(shè)備驗(yàn)收時(shí)功率曲線往往是被重點(diǎn)考核的對(duì)象.下列圖為風(fēng)機(jī)實(shí)際功率曲線從標(biāo)準(zhǔn)功率曲線與實(shí)際功率曲線比照可以看出,風(fēng)機(jī)實(shí)際出力功率曲線與設(shè)計(jì)理論功率曲線趨近于相同到達(dá)滿發(fā)點(diǎn)有差異.但實(shí)際風(fēng)場(chǎng)中還有個(gè)別風(fēng)機(jī)存在功率曲線異常情況,如下列圖所示：下列圖為風(fēng)機(jī)異常功率曲線:造成功率曲線異常有以下幾點(diǎn)：一是華銳3MW遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄錯(cuò)誤或喪失

2、.二是我風(fēng)場(chǎng)由于受到功率限制,大風(fēng)期局部風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)停運(yùn).三是由于故障風(fēng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間停機(jī),導(dǎo)致主控檢測(cè)到的數(shù)據(jù)為零等.2、因玉門(mén)地區(qū)發(fā)電量送出通道有限,導(dǎo)致我風(fēng)場(chǎng)負(fù)荷受到嚴(yán)重限制,平常全廠出力為3萬(wàn)千瓦時(shí)左右容量十萬(wàn),大風(fēng)期我風(fēng)場(chǎng)風(fēng)機(jī)大局部不能滿負(fù)荷發(fā)電.二、風(fēng)況及地理位置對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)出力的影響風(fēng)力發(fā)電的原動(dòng)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(fēng)速的狀況,風(fēng)速的不穩(wěn)定性和間歇性決定了風(fēng)電機(jī)組的出力也具有波動(dòng)性和間歇性的特點(diǎn).1、目前我風(fēng)場(chǎng)年平均風(fēng)速為6.3m/s以2021年為例,90m高度,設(shè)計(jì)之初年平均風(fēng)速為7.86m/s70m高度,出自大壩風(fēng)場(chǎng)可研性報(bào)告,風(fēng)場(chǎng)年平均風(fēng)速有所下降.

3、2、目前我風(fēng)場(chǎng)所處位置西南及南面均有山,成西高東低地理位置不理想,根據(jù)風(fēng)場(chǎng)玫瑰圖可以看出我風(fēng)場(chǎng)主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)和西風(fēng),山對(duì)風(fēng)的影響比擬大.玉門(mén)居馬大壩南風(fēng)電城中爆1高度風(fēng)向球魂圖玉門(mén)昌馬大壩南風(fēng)電場(chǎng)90nl高度風(fēng)陛歧魂圖3、因風(fēng)場(chǎng)地理位置、環(huán)境等客觀因素,風(fēng)切變也是影響風(fēng)機(jī)出力的不可抗力的原因之一.風(fēng)切變,又稱風(fēng)切或風(fēng)剪,是指風(fēng)矢量風(fēng)向、風(fēng)速在空中水平和或垂直距離上的劇烈變化.現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速及風(fēng)向的劇烈變化,造成風(fēng)機(jī)出力不穩(wěn)定、偏航、變槳調(diào)整時(shí)間延長(zhǎng)等,致使風(fēng)機(jī)出力受影響.三、風(fēng)機(jī)自身特性和缺陷1、葉片基準(zhǔn)位置大壩風(fēng)電廠32臺(tái)風(fēng)機(jī)自安裝調(diào)試、投入運(yùn)行,到現(xiàn)在已經(jīng)運(yùn)行一年有余.在此期間風(fēng)機(jī)未進(jìn)行風(fēng)機(jī)維護(hù)

4、,尤其未進(jìn)行葉片基準(zhǔn)位置校準(zhǔn),風(fēng)機(jī)主控檢測(cè)位置與葉片實(shí)際位置有偏差,導(dǎo)致風(fēng)機(jī)出力受影響.2、風(fēng)機(jī)主控程序升級(jí)及參數(shù)設(shè)置大壩風(fēng)機(jī)自投入運(yùn)行以來(lái)已經(jīng)進(jìn)行屢次風(fēng)機(jī)主控升級(jí)改造,在此過(guò)程中風(fēng)機(jī)并網(wǎng)條件受到影響.以3m4nM速為例,在此風(fēng)速段我廠大局部風(fēng)機(jī)均處于加速不并網(wǎng)狀態(tài)如下圖風(fēng)速為3.85m/s,過(guò)濾風(fēng)速為3.85m/s,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到928RPM風(fēng)機(jī)任然加速不并網(wǎng).年平均風(fēng)速在3m4m間所占比例為18.2%,此項(xiàng)累計(jì)損失發(fā)電量無(wú)法估算.3、風(fēng)機(jī)啟機(jī)參數(shù)設(shè)置風(fēng)機(jī)在較低溫度下啟機(jī),風(fēng)機(jī)調(diào)整時(shí)間較長(zhǎng),主要為風(fēng)機(jī)部件加熱齒輪箱加熱4、風(fēng)機(jī)風(fēng)向標(biāo)安裝目前我風(fēng)場(chǎng)風(fēng)機(jī)風(fēng)速儀30臺(tái)為FT、2臺(tái)tines,三、故

5、障風(fēng)機(jī)損失發(fā)電量1、大部件損壞風(fēng)機(jī)大部件損壞后更換時(shí)間長(zhǎng),以下為我廠風(fēng)機(jī)自投運(yùn)以來(lái)大部件損壞更換情況:居一大財(cái)、帆好大力市蟠據(jù)冊(cè)第畸沖的目加包:MEI原輛同票枳聯(lián)而HIII懈腥而渤嗨璇21312一二途LL月1汨1；：止1SEB.S蚯.主庖機(jī)：固軾定鍍組刖附g用L出13MO4雙.軌月理西加1,9蝙底額；莪畸M言濟(jì)日后不有：血帆6加3年陰響2£d310,21015;SB30T.1發(fā)甑子械般的2ES.S2sa.t1301-#06an陶陰1洋曰so初歸網(wǎng)自二:廣3書(shū)底t支電機(jī)：太幽叼王眄京現(xiàn)產(chǎn)麻發(fā)制也通125,21笈JL如她*1仁1申歸比澗111崢明3舊:加的硒摟惻發(fā)電俯心繼蝸穿616J33

6、112、風(fēng)機(jī)疑難故障處理時(shí)間較長(zhǎng)風(fēng)機(jī)遇到疑難故障后,處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)大于48h,自2021年風(fēng)機(jī)投運(yùn)至今全場(chǎng)風(fēng)機(jī)累計(jì)停機(jī)11208.9h除大件更換.一是由于現(xiàn)場(chǎng)人員處理故障經(jīng)驗(yàn)缺乏；二是由于等待風(fēng)機(jī)備件時(shí)間較長(zhǎng).變頻器、發(fā)電機(jī)、參數(shù)設(shè)置、槳葉角度、風(fēng)速風(fēng)向標(biāo)的安裝、葉輪對(duì)風(fēng)速度、葉片基準(zhǔn)位置、風(fēng)速儀安裝偏差、風(fēng)沈、地形摘要：風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為一種綠色能源有著改善能源結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等方面的優(yōu)勢(shì),也是未來(lái)能源電力開(kāi)展的一個(gè)趨勢(shì).但風(fēng)力發(fā)電機(jī)在工作時(shí)由于受到環(huán)境或本身結(jié)構(gòu)的影響,其功率會(huì)受到影響.文章就影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率的各方面因素進(jìn)行探討.關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)；功率影響因素；功率曲線；發(fā)電量一、功率曲線與

7、發(fā)電量功率曲線反映了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率特性,是衡量機(jī)組風(fēng)能轉(zhuǎn)換水平的指標(biāo)之一,設(shè)備驗(yàn)收時(shí)功率曲線往往是被重點(diǎn)考核的對(duì)象.其實(shí),評(píng)價(jià)一種機(jī)型功率曲線的好壞不應(yīng)單純地只關(guān)注那些圖表中所給定的“風(fēng)速一功率對(duì)應(yīng)值,還應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行具體分析：風(fēng)力機(jī)組的功率特性關(guān)鍵取決于葉片的氣動(dòng)特性和機(jī)組的限制策略.眾所周知,葉片的氣動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)際上是一個(gè)優(yōu)化的結(jié)果,受其他條件限制,無(wú)法到達(dá)所有風(fēng)速工況下效率均最好的目標(biāo).而機(jī)組實(shí)際運(yùn)行的外部條件可能與設(shè)計(jì)存在較大差異,因此需要采取技術(shù)舉措以實(shí)現(xiàn)發(fā)電量最大.一般來(lái)講,失速型機(jī)組應(yīng)根據(jù)風(fēng)頻分布調(diào)整適宜的安裝角,使風(fēng)頻最高的風(fēng)速段出力最好.而變槳距機(jī)組那么應(yīng)根據(jù)湍流等風(fēng)速特

8、性優(yōu)化限制策略.因此為了追求發(fā)電量?jī)?yōu)化的目標(biāo),實(shí)際的功率曲線與理論值會(huì)存在一個(gè)合理的偏差.二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)際功率曲線與標(biāo)準(zhǔn)功率曲線的差異根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在一段時(shí)間內(nèi)輸出功率和同一時(shí)刻的風(fēng)速之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,即可得到風(fēng)電機(jī)組的實(shí)際功率曲線,比擬理想的狀況是單獨(dú)設(shè)立一套獨(dú)立的測(cè)量系統(tǒng),對(duì)機(jī)組的功率數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,同時(shí)測(cè)量環(huán)境氣溫、大氣壓力和風(fēng)速等環(huán)境參數(shù),根據(jù)記錄的數(shù)據(jù),繪制出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實(shí)際功率曲線,同時(shí)根據(jù)環(huán)境氣溫、大氣壓力對(duì)實(shí)際功率曲線進(jìn)行修正,觀察機(jī)組實(shí)際功率曲線與標(biāo)準(zhǔn)功率曲線的差異是否在正常的范圍內(nèi).在實(shí)際工作中,由于受現(xiàn)場(chǎng)條件和機(jī)組數(shù)量較大的限制,多利用機(jī)組限制系統(tǒng)的測(cè)量數(shù)據(jù),通過(guò)中央

9、監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行記錄,這種方式存在兩個(gè)弊端：一是多數(shù)風(fēng)力機(jī)的風(fēng)速儀位于葉輪的后部,風(fēng)速的測(cè)量準(zhǔn)確度受到影響,其次機(jī)組限制系統(tǒng)沒(méi)有環(huán)境氣溫、大氣壓力等環(huán)境參數(shù)的測(cè)量或測(cè)量值不準(zhǔn)確,需要補(bǔ)充其它輔助裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)的補(bǔ)充.因此采用這種方式分析處理得到的機(jī)組實(shí)際功率曲線應(yīng)允許有一定的誤差.本文所有數(shù)據(jù)源于一套為上海電氣的SE*1250風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間間隔為1分鐘.選定這種風(fēng)力機(jī)的數(shù)據(jù),是由于這種風(fēng)力機(jī)在風(fēng)力機(jī)類(lèi)型上比擬普遍,同屬于三葉片、上風(fēng)向、定槳距失速調(diào)節(jié)型風(fēng)力機(jī),額定功率相同,葉輪轉(zhuǎn)速相同,均為33rpm,葉輪直徑普遍.在圖1中,風(fēng)力機(jī)的實(shí)際功率曲線均未經(jīng)過(guò)環(huán)境溫度和大氣壓力的修正,與標(biāo)準(zhǔn)功

10、率曲線相比,除A2風(fēng)力機(jī)外,其它機(jī)組功率曲線均較低,最大偏差可達(dá)25%A4風(fēng)力機(jī)19m/s風(fēng)速點(diǎn).A2風(fēng)力機(jī)功率曲線根本到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)功率曲線,且低風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)條件下,其功率曲線高出標(biāo)準(zhǔn)功率曲線.三、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率的影響因素一輸出功率根據(jù)風(fēng)能轉(zhuǎn)換的原理,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率輸出主要取決于風(fēng)速,但除此以外,氣壓、氣溫和氣流擾動(dòng)等因素也顯著地影響其功率輸出.由于定槳距葉片的功率曲線是在空氣的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下測(cè)出的.而槳葉的失速性能只與風(fēng)速有關(guān),只要到達(dá)了葉片氣動(dòng)外形所決定的失速調(diào)節(jié)風(fēng)速,不管是否滿足輸出功率,槳葉的失速性能都要起作用,影響功率輸出.因此,當(dāng)氣

11、溫升高,空氣密度就會(huì)降低,相應(yīng)的功率輸出就會(huì)減少,反之,功率輸出就會(huì)增大.二葉尖擾流器的影響由于風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪巨大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,如果風(fēng)輪自身不具備有效的制動(dòng)水平,在高風(fēng)速下要求脫網(wǎng)停機(jī)是不可想象的.早年的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正是不能解決這一問(wèn)題,使災(zāi)難性的飛車(chē)事故不斷發(fā)生.目前所有的定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組均采用了葉尖擾流器的設(shè)計(jì).當(dāng)風(fēng)力機(jī)正常運(yùn)行時(shí),在液壓系統(tǒng)的作用下,葉尖擾流器與槳葉主體局部精密地合為一體,組成完整的槳葉,當(dāng)風(fēng)力機(jī)需要脫網(wǎng)停機(jī)時(shí)、液壓系統(tǒng)按控制指令將擾流器釋放并使之旋轉(zhuǎn),形成阻尼板,由于葉尖局部處于距離軸最遠(yuǎn)點(diǎn),整個(gè)葉片作為一個(gè)長(zhǎng)的杠桿,使擾流器產(chǎn)生的氣動(dòng)阻力相當(dāng)高,足以使風(fēng)力機(jī)在幾乎沒(méi)有任何

12、磨損的情況下迅速減速,這一過(guò)程即為槳葉空氣動(dòng)力剎車(chē).葉尖擾流器是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要制動(dòng)器、每次制動(dòng)時(shí)都是它起主要作用.三低溫對(duì)零部件的影響客觀上由于低溫的應(yīng)用范圍畢竟有限,此類(lèi)設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)遠(yuǎn)沒(méi)有常溫和高溫環(huán)境那樣受到廣泛的關(guān)注.不同種類(lèi)的零部件受低溫的影響是不同的,對(duì)于金屬機(jī)件應(yīng)根據(jù)承受載荷的形式予以區(qū)別對(duì)待.例如傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪箱、主軸等,承受沖擊載荷,這類(lèi)零部件需重點(diǎn)預(yù)防低溫時(shí)的脆性斷裂,提升材料和機(jī)件的屢次沖擊抗力.材料的化學(xué)成分、冶煉方法、晶粒尺寸、扎制方向、應(yīng)變時(shí)效以及冶金缺陷等是影響沖擊韌度和冷脆轉(zhuǎn)變溫度影響的主要因素,需要在設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)真對(duì)待.采取適當(dāng)?shù)臒崽幚矸椒?能顯著提升材料

13、多沖抗力,預(yù)防應(yīng)力集中,外表冷作硬化和提升零件的外表加工質(zhì)量等舉措均能提升多沖載荷下的破斷抗力.當(dāng)然預(yù)防在低溫情況下出現(xiàn)較大的沖擊載荷也是非常關(guān)鍵的,例如在風(fēng)速較高時(shí)機(jī)組頻繁投切啟動(dòng),緊急制動(dòng)等工況對(duì)機(jī)組的影響是非常不利的,應(yīng)在設(shè)計(jì)上采取舉措降低此類(lèi)情況發(fā)生的概率.四風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的規(guī)模大小目前,我國(guó)正在進(jìn)行全國(guó)電網(wǎng)互聯(lián),電網(wǎng)規(guī)模日益增大.對(duì)于接入到大電網(wǎng)的風(fēng)電場(chǎng),其容量在電網(wǎng)總裝機(jī)容量中占的比例很小,風(fēng)電功率的注入對(duì)電網(wǎng)頻率影響甚微,不是制約風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模的主要問(wèn)題.然而,風(fēng)能資源豐富的地區(qū)人口稀少,負(fù)荷量小,電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱,風(fēng)電功率的注入改變了電網(wǎng)的潮流分布,對(duì)局部電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)電壓產(chǎn)生較大的影響,

14、成為制約風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模的重要問(wèn)題.風(fēng)力發(fā)電的原動(dòng)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(fēng)速的狀況,風(fēng)速的不穩(wěn)定性和間歇性決定了風(fēng)電機(jī)組的出力也具有波動(dòng)性和間歇性的特點(diǎn).在現(xiàn)有的技術(shù)水平下風(fēng)力發(fā)電還無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)報(bào),因此風(fēng)電根本上是不可調(diào)度的.從電網(wǎng)的角度看,并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)電場(chǎng)相當(dāng)于一個(gè)具有隨機(jī)性的擾動(dòng)源,對(duì)電網(wǎng)的可靠運(yùn)行造成一定的影響.由此可見(jiàn),確定一個(gè)給定電網(wǎng)最大能夠承受的風(fēng)電注入功率成為風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段迫切需要解決的問(wèn)題.五槳葉的調(diào)節(jié)當(dāng)氣流流經(jīng)上下翼面形狀不同的葉片時(shí),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(dāng)槳葉的安裝角B不變,隨著風(fēng)速增加攻角i增大,升力系數(shù)cT線性增大；在接近CTMAX時(shí),增加變緩；到達(dá)后CTMAX開(kāi)始減小.另一方面,阻力系數(shù)初期不斷增大；在升力開(kāi)始減小時(shí),阻力系數(shù)繼續(xù)增大,這是由于氣流在葉片上的別離隨攻角的增大而增大,別離區(qū)形成大的渦流,流動(dòng)失去翼型效應(yīng),與未別離時(shí)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(diào)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(jìn)入失速,隨風(fēng)速增大,失速局部向葉尖處擴(kuò)展,