定槳距與變槳距兩種風(fēng)電機(jī)組在某地的功率曲線和發(fā)電量比較

2010-04-03 00:59:26吳志剛

中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2010年16期

吳志剛

（天津東汽風(fēng)電葉片工程有限公司，天津300480）

1 前言

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)型很多，目前在中國市場上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要有兩種，一種是定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)；一種是變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

定槳距風(fēng)電機(jī)組的葉片與輪轂連接是固定的，葉片的迎風(fēng)角度不能改變。變槳距風(fēng)電機(jī)組在葉片根部安裝了變槳軸承，葉片可以沿自身的軸心線旋轉(zhuǎn)，其迎風(fēng)角可在一定范圍內(nèi)變化。與定槳距風(fēng)電機(jī)組相比，變槳距風(fēng)電機(jī)組可在風(fēng)速低于額定風(fēng)速時，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，盡可能大地捕獲風(fēng)能；在風(fēng)速高于額定風(fēng)速時通過可自身轉(zhuǎn)動的葉片充分捕獲風(fēng)能。這兩種風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)除上述不同外還有其他一些不同點，在此不一一敘述。

風(fēng)電機(jī)組在某一地區(qū)的功率曲線怎樣？發(fā)電能力如何？是電力企業(yè)和機(jī)組生產(chǎn)廠家共同關(guān)心的重要問題。為了解這方面的情況，筆者最近赴某沿海地區(qū)滿足IEC3條件的三類風(fēng)場進(jìn)行了調(diào)查，在某風(fēng)電廠搜集了幾十臺風(fēng)電機(jī)組的有關(guān)數(shù)據(jù)，重點對定槳距與變槳距兩種風(fēng)電機(jī)組的功率曲線和發(fā)電量進(jìn)行了分析比較，現(xiàn)將有關(guān)情況和數(shù)據(jù)報告如下。

2 定槳距風(fēng)電機(jī)組與變槳距風(fēng)電機(jī)組理論功率曲線比較

定槳距風(fēng)電機(jī)組，一般在低風(fēng)速段的風(fēng)能利用系數(shù)高，當(dāng)風(fēng)速接近額定點，其風(fēng)能利用系數(shù)開始下降。該風(fēng)電機(jī)組的理論功率曲線見圖1。

變槳距風(fēng)電機(jī)組由于葉片迎風(fēng)角可以控制，即使風(fēng)速超過額定點，其功率仍然保持穩(wěn)定，并不隨著風(fēng)速的進(jìn)一步加快而繼續(xù)升高。該風(fēng)電機(jī)組的理論功率曲線見圖2。

3 定槳距風(fēng)電機(jī)組與變槳距風(fēng)電機(jī)組實際功率曲線比較

將某風(fēng)電廠多臺1.0MW定槳距及1.5MW雙饋異變變槳距風(fēng)電機(jī)組的功率曲線圖進(jìn)行比較，其中較為典型的功率曲線如圖3、圖4。圖3為1MW定漿距風(fēng)電機(jī)組的實際功率曲線，其中G1曲線是該機(jī)組中低功率發(fā)電機(jī)在低風(fēng)速時工作的功率曲線；G2曲線是該機(jī)組中高功率發(fā)電機(jī)在高風(fēng)速時工作的功率曲線。

從圖3、圖4可以看出，定槳距風(fēng)電機(jī)組在低風(fēng)速段的風(fēng)能利用系數(shù)較高，當(dāng)接近風(fēng)速額定點切換到高功率發(fā)電機(jī)工作后，超過額定風(fēng)速段的風(fēng)能利用系數(shù)開始下降，因為這時隨著風(fēng)速的升高，功率上升已趨緩，過了風(fēng)速額定點后，葉片已開始失速，風(fēng)速升高，功率反而有所下降。而對于變槳距風(fēng)電機(jī)組，由于葉片槳距可以調(diào)節(jié)，即使風(fēng)速超過額定點，其功率仍然較高，功率曲線在風(fēng)速額定點后也相對平穩(wěn)。這就保證了較高的發(fā)電量產(chǎn)出，減少了風(fēng)電機(jī)組因風(fēng)速的變化而造成對電網(wǎng)的不良影響。另外，從圖3、圖4還可以看出，變槳距風(fēng)電機(jī)組與定槳距風(fēng)電機(jī)組在相同的額定功率點，變槳距風(fēng)電機(jī)組額定風(fēng)速比定槳距風(fēng)電機(jī)組的額定風(fēng)速要低。

4 定槳距風(fēng)電機(jī)組與變槳距風(fēng)電機(jī)組實際發(fā)電量比較

某風(fēng)電廠1.0MW定槳距風(fēng)電機(jī)組和1.5MW雙饋異變變槳距風(fēng)電機(jī)組2009年下半年的發(fā)電量等數(shù)據(jù)如下。

從表中各項數(shù)據(jù)看，定槳距風(fēng)電機(jī)組額定功率為1MW，雙饋異變變槳距風(fēng)電機(jī)組額定功率為1.5MW，其比值為1：1.5。定槳距風(fēng)電機(jī)組故障停機(jī)時間較短，實際發(fā)電時間較長，半年發(fā)電總量為893323.6KW.h，1.5MW雙饋異變變槳距風(fēng)電機(jī)組故障停機(jī)時間較長，實際發(fā)電時間較短，半年發(fā)電總量為1677789.40 KW.h，其比值為1：1.88?？紤]1MW定槳距風(fēng)電機(jī)組無功損耗較少，1.5MW雙饋異變變槳距風(fēng)電機(jī)組無功損耗較多，將兩者的半年發(fā)電總量風(fēng)別減去自身的損耗，其比值為1：1.87，1.5MW雙饋異變變槳距風(fēng)電機(jī)組的比值仍然較大?？紤]1.5MW雙饋異變變槳距風(fēng)電機(jī)組的額定功率比1.0MW定槳距風(fēng)電機(jī)組的額定功率大，為便于比較，將兩種風(fēng)電機(jī)組的半年發(fā)電量風(fēng)別除以其額定功率比值，1.5MW雙饋異變變槳距風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量比值仍然高出25%以上。

5 結(jié)語

在某地對定槳距與變槳距兩種風(fēng)電機(jī)組從功率曲線和實際發(fā)電量等方面進(jìn)行比較，變槳距風(fēng)電機(jī)組風(fēng)能利用系數(shù)高，可充分捕獲風(fēng)能；發(fā)電性能好，其半年發(fā)電量要比定槳距風(fēng)電機(jī)組高出許多。因此，變槳距風(fēng)電機(jī)組具有較大的優(yōu)勢，勢必成為風(fēng)電市場的主流機(jī)型。