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影响风力发电机组功率曲线变化的主要因素(一)

(2010-05-27 13:34:16)
标签:

垂直轴

风力发电机

叶片

水平轴

设计

设计方法

翼型

杂谈

功率曲线

教育

风力发电机组在设计和试验过程中,机组的功率曲线是一个非常重要的指标,风力发电机组生产商在向用户提供设备时 ,均提交了机组的标准功率曲线,但由于各地 自然资源环境的差异,风力发电机组在实际运行过程中的实际功率曲线与标准功率曲线之间存在差异 ,实际功率曲线高于标准功率曲线时,风力发电机组处于过负荷状态,可能对机组造成不应有的损害,而实际功率曲线低于标准功率曲线,又使风力发电机组的发电量下降,投资者的投资不能得到及时回报。影响风力发电机组功率曲线的主要因素有温度、气压、叶片污染及机组自身的原因等,本文根据收集的部分风力发电机组实际运行数据资料,对各因素影响风力发电机组功率曲线的程度和原因加以初步分析,寻找解决方案。 
1风力发电机组实际功率曲线与标准功率曲线的差异
根据风力发电机组在一段时间内输出功率和同一时刻的风速之间的对应关系,即可得到风电机组的实际功率曲线,比较理想的状况是单独设立一套独立的测量系统 ,对机组的功率数据进行记录,同时测量环境气温、大气压力和风速等环境参数,根据记录的数据,绘制出风力发电机组的实际功率曲线,同时根据环境气温、大气压力对实际功率曲线进行修正,观察机组实际功率曲线与标准功率曲线的差异是否在正常的范围内。在实际工作中,由于受现场条件和机组数量较大的限制 ,多利用机组控制系统的测量数据,通过中央监控系统进行记录,这种方式存在两个弊端:一是多数风力机的风速仪位于叶轮的后部,风速的测量准确度受到影响,其次机组控制系统没有环境气温、大气压力等环境参数的测量或测量值不准确,需要补充其它辅助装置进行数据的补充。因此采用这种方式分析处理得到的机组实际功率曲线应允许有一定的误差。
本文所有数据源于两套风力机中央监控系统,一套为Bonus 300kW风力机监控系统,机组数量 4台,时间范围2000年 1月 ~2001年 8月,数据存储时间间隔为 1分钟;另一套为 Nortank 300kW风力机监控系统,时间范围从1997年 1月 ~2001年 8月 ,数据存储时间间隔为 10分钟 ,机组数量为 23台。
选定这两种风力机的数据同时进行分析比较,是因为这两种风力机在风力机类型上相似,同属于三叶片、上风向、定桨距失速调节型风力机,额定功率相同,叶轮转速相同,均为 33rpm,并且两种风力机同样使用 LM公司生产的LM14.2型叶片,叶轮直径相同。 
在图 1中,风力机的实际功率曲线均未经过环境温度和大气压力的修正,与标准功率曲线相比,除 A2风力机外 ,其它机组功率曲线均较低,最大偏差可达 25% (A4风力机 19m/s风速点)。A2风力机功率曲线基本达到标准功率曲线,且低风速段输出功率较高。如果考虑由于空气密度的变化造成的影响,在标准条件下,其功率曲线高出标准功率曲线。

http://s16/middle/4c61fa45g878ce0273e2f&690
在图 2中,风力机的实际功率曲线均未经过环境温度和大气压力的修正,与标准功率曲线相比,机组功率曲线均较低,最大偏差可达 30%(H4风力机 20m/s风速点),且高风速段输出功率严重下降,功率曲线情况劣化。
在图 1和图 2中,分别对两种类型 7台风力机的实际运行功率曲线与标准功率曲线进行了比较,实际运行功率曲线与标准功率曲线均有较大的偏差,考虑 7台风力机的实际安装位置的海拔高度为 1 100米 ,气温变化的影响,风力机的实际运行功率曲线的变化需要根据各相关因素综合考虑,但从 A2风力机的实际运行功率曲线观察 ,在环境条件变化的情况下,风力机通过适当的调整 ,也可以达到标准功率曲线。  

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