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全国风力发电场信息交流会资料汇编

风力发电机组功率曲线考核初探
汕头华能南澳风力发电有限公司张秋生

摘要:当前全国风电事业蓬勃发展,众多实力雄厚
的大公司正在投资或正准备投资大型风电场。面对
国际风电市场纷乱复杂的风机产品,在引进的过程
中应特别注意机组性能考核办法的谈判。本文就风
力发电机组安装现场进行性能考核的一些问题作了
粗略探讨,以期抛砖引玉,在国内风电界尽快形成
系统的、切实可行的考核办法。

象大多数电厂一样,发电机组效率曲线的考核是整个
电厂考核验收的重点。在考核过程中,火力发电机组较容
易控制一个特定功率点所对应的工况条件,对那些有如大
气压力、温度、湿度、燃料热值之类的参数也可以简便地
从非标准状态折算成标准状态。总的来说,火力发电机组
的效率曲线考核较为简单明了。
同样,对风力发电机组的功率曲线的考核也应引起足
够的重视,它是衡量整台机组经济技术水平的最佳尺度。
所谓功率曲线,就是一条风力发电机组输出功率随风速变
化的关系曲线。然而,要在风机安装现场较准确地考核机
组的功率曲线却不是那么容易。而对任何一个投资商来说,
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这恰恰是他们最为关心的一件事,也就是说,他们投资购
买的设备的性能指标是否达到他们的期望值。下面就影响
风力发电机功率曲线测绘的一些因素谈几点粗浅看法:
1、风力发电机自身测绘的功率曲线的偏差
一般上风向的水平轴风力发电机的机舱尾部都装有风
速计,风机在运行过程中,其计算机根据这个风速计测得
的十分钟平均风速和相对应的十分钟平均有功功率自动绘
制生成该机组的功率曲线。
众所周知,功率曲线的确切含义是表征风机风轮前远
方的来风风速 V1 与发电机输出的有功功率的关系。而风力
机上安装的风速计测得的风速却是来风 V1 在风轮上做功
后气流流速降低的风速。风通过风轮后风速减弱的机理实
质是来风损失了动能而风轮获得了机械能,根据能量守恒
定律,来风 V1 通过风轮后的气流流速肯定降低。所以用尾
流绘制的功率曲线一定存在较大偏差。
要知道这个偏差值有多大,首先要弄清楚风轮前远方
风速 V1 同风轮后远方风速 V2 以及气流通过风轮时的风速
V´之间的关系。值得注意的是,由于风能同风速的三次方
成正比,所以风速的微小偏差会造成功率的很大偏差。在
此如果不加修正就用风机上风速计测得的风速进行功率分
析,那么得到的功率曲线一定比实际上好得多。下面举一
个例子进行说明:
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某一台额定参数为 Pn=750kw,Vn=15m/s 的水平轴
定浆距风力发电机。其风轮前后风速的变化及瞬时能量转
换由流线图(图一)表示,F 为风轮扫风面积。根据贝兹
(Bets)推论,各参数存在下列关系:
(1-ξ2)(1+ξ) (1)

V´= (V +V ) (2)
1 2
ξ=

其中 Cp 为功率系数,反映风机从风能中获得能量之
比值。

该风机的功率系数 Cp 随风速变化的关系如(图二)
所示,由此曲线及式(1)、(2)可计算出每一来风风速
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