_風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型

1、風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型概述n影響風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)效益的關(guān)鍵因素q風(fēng)資源q機(jī)組布置（微觀選址）q機(jī)型選擇n風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是風(fēng)電場(chǎng)中最主要的設(shè)備，其投資約占整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)總投資的60%至70%n風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型即指在綜合考慮風(fēng)電場(chǎng)各方面因素（風(fēng)能資源、氣候條件、工程建設(shè)條件等）后為風(fēng)電場(chǎng)選擇最為適合的機(jī)型，在滿足設(shè)備安全、施工可行等基本原則的基礎(chǔ)上充分利用當(dāng)?shù)仫L(fēng)能資源，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)效益最大化n能否合理地進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的選型將直接決定風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量以及項(xiàng)目在整個(gè)運(yùn)行期（一般為20年）的經(jīng)濟(jì)效益選型的基本原則n1、質(zhì)量認(rèn)證q最重要的一個(gè)方面，保證機(jī)組正常運(yùn)行及維護(hù)最根本的保障體系q風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造都必須具備

2、ISO9000系列的質(zhì)量保證體系的認(rèn)證qGermanischer Lloyd Wind Wnergie GmbH（簡(jiǎn)稱(chēng)GL）于1986年出臺(tái)了第一套針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則并隨后進(jìn)行了幾次補(bǔ)充和完善q國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）于1994年出版了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組第一部分 安全要求（IEC61400-1），此后IEC又先后出臺(tái)了多個(gè)IEC61400標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)涉及風(fēng)力發(fā)電的11個(gè)不同領(lǐng)域進(jìn)行了規(guī)范qDNV（挪威船級(jí)社）、Lloyd、Risoe、德國(guó)風(fēng)能研究所、荷蘭能源研究中心等，國(guó)內(nèi)的中國(guó)船級(jí)社（CCS）也已組織建立了中國(guó)的風(fēng)電質(zhì)量認(rèn)證體系選型的基本原則n1、質(zhì)量認(rèn)證q風(fēng)力發(fā)電設(shè)備認(rèn)證體系內(nèi)容n認(rèn)證范圍：

3、q風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及重要零部件（葉輪、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、塔架、控制系統(tǒng)、偏航機(jī)構(gòu)等）q產(chǎn)品技術(shù)特性：空氣動(dòng)力學(xué)、材料、振動(dòng)、電子、機(jī)械等n認(rèn)證依據(jù)：q相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)q國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)q設(shè)計(jì)/認(rèn)證指南選型的基本原則n1、質(zhì)量認(rèn)證q認(rèn)證模式n型式認(rèn)證q通過(guò)設(shè)計(jì)評(píng)估、型式試驗(yàn)、生產(chǎn)質(zhì)量控制審核等工作，就新型號(hào)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備對(duì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的符合性進(jìn)行評(píng)價(jià)q目的是確認(rèn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是按設(shè)計(jì)條件、指定標(biāo)準(zhǔn)和其它技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和制造的，證明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是可以按照設(shè)計(jì)文件要求進(jìn)行安裝、運(yùn)行和維護(hù)的n項(xiàng)目認(rèn)證q目的是評(píng)估已通過(guò)型式認(rèn)證的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和對(duì)應(yīng)的塔基設(shè)計(jì)是否能與外界條件、可適用的構(gòu)造物和電力參數(shù)適應(yīng)，以及是否滿足

4、與指定場(chǎng)地有關(guān)的其它要求q認(rèn)證機(jī)構(gòu)應(yīng)評(píng)估場(chǎng)地的風(fēng)資源條件、其它環(huán)境條件、電網(wǎng)條件以及土壤特性是否和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)文件和塔架設(shè)計(jì)文件中確定的參數(shù)相一致選型的基本原則n2、制造企業(yè)的綜合實(shí)力q國(guó)內(nèi)現(xiàn)已涌現(xiàn)出80余家風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)制造企業(yè)，主要包括大型國(guó)有工業(yè)企業(yè)、股份制企業(yè)和民營(yíng)企業(yè)、外資企業(yè)（含中外合資企業(yè)）三大類(lèi)q綜合實(shí)力是機(jī)組選型時(shí)必須要考慮的因素，其綜合實(shí)力的強(qiáng)弱將直接決定機(jī)組的質(zhì)量、信譽(yù)和售后服務(wù)等q風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)制造企業(yè)必須具備完整的ISO9001質(zhì)量認(rèn)證體系，認(rèn)證證書(shū)必須在有效期限內(nèi)并且認(rèn)證范圍必須包括風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造或相關(guān)內(nèi)容選型的基本原則n2、制造企業(yè)的綜合實(shí)力q企業(yè)的歷史

5、背景也非常重要q整機(jī)制造企業(yè)擁有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，具備雄厚的資本金和多元化的融資渠道q具有極強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，以保證后期的產(chǎn)品維護(hù)和可能面臨的主要部件大面積更換等的潛在風(fēng)險(xiǎn)q風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的質(zhì)量與可靠性很大程度上取決于上游配套企業(yè)的生產(chǎn)能力，所以在風(fēng)電機(jī)組選型時(shí)應(yīng)認(rèn)真分析為整機(jī)制造企業(yè)提供的主要部件配套生產(chǎn)企業(yè)的綜合實(shí)力選型的基本原則n3、滿足場(chǎng)址的氣候條件q應(yīng)根據(jù)場(chǎng)址的風(fēng)況（輪轂高度的年平均風(fēng)速、50年一遇10分鐘平均最大風(fēng)速 、湍流強(qiáng)度等）選擇安全等級(jí)的級(jí)別選型的基本原則選型的基本原則選型的基本原則n3、滿足場(chǎng)址的氣候條件q根據(jù)氣溫范圍確定選用標(biāo)準(zhǔn)型或低溫型機(jī)組n我國(guó)北方地區(qū)冬季氣溫很低，有的地

6、區(qū)最低氣溫超過(guò)-45C，在-20C以下的時(shí)間也較長(zhǎng)n常溫型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行溫度在-20C以上，如果采用常溫型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不但發(fā)電量損失嚴(yán)重，機(jī)組的運(yùn)行安全也將受到威脅n齒輪箱油、機(jī)艙內(nèi)部、傳感器、控制柜內(nèi)加熱n葉片采用低溫型的n所有潤(rùn)滑油、脂應(yīng)考慮其低溫特性選型的基本原則n3、滿足場(chǎng)址的氣候條件q沿海和海島地區(qū)，需注意是否對(duì)防腐和絕緣性能提出特殊要求，還要考慮雷暴及臺(tái)風(fēng)的因素n我國(guó)東南沿海地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)的鹽霧腐蝕非常嚴(yán)重n鹽霧腐蝕主要是通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行n容易被腐蝕的部件包括法蘭、螺栓、塔筒等n通?？刹捎脽徨冧\或噴鋅等辦法，面漆采用專(zhuān)用“三防”漆（防濕熱、防霉菌、防鹽霧），以保護(hù)金屬表面免受腐蝕

7、n風(fēng)電機(jī)組內(nèi)的電氣元件應(yīng)接照“三防”要求采購(gòu)，電纜應(yīng)采用船用電纜n為了提高在這些地區(qū)安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的抗臺(tái)風(fēng)能力，可適當(dāng)提高機(jī)組安全等級(jí)，增加葉片、塔架、基礎(chǔ)等的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度機(jī)組的控n制系統(tǒng)一定要配有不間斷電源，該電源的容量要能夠驅(qū)動(dòng)變槳和偏航系統(tǒng)并能保持30分鐘以上持續(xù)運(yùn)行選型的基本原則n4、順應(yīng)風(fēng)電機(jī)組發(fā)展趨勢(shì)q盡量選用主流機(jī)組q盡量選用單機(jī)容量較大的、采用變槳變速技術(shù)的機(jī)型n減少風(fēng)電機(jī)組的數(shù)量，減少土地面積的占用和吊裝次數(shù)n增加發(fā)電量，提高經(jīng)濟(jì)效益n大型機(jī)組一般采用了更高的輸出電壓，降低線損和電纜造價(jià)，從而降低建設(shè)和運(yùn)行成本選型的基本原則n5、滿足場(chǎng)址的交通運(yùn)輸及安裝條件q運(yùn)輸q安裝選型的

8、基本原則n6、經(jīng)濟(jì)性比選q經(jīng)濟(jì)性比選是指在滿足安全等級(jí)要求的多個(gè)機(jī)型中，通過(guò)計(jì)算年發(fā)電量、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成本、配套設(shè)備及工程費(fèi)用等進(jìn)而得到各種機(jī)型的千瓦造價(jià)、可利用小時(shí)數(shù)和度電成本，最終確定經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的機(jī)型q千瓦造價(jià)千瓦造價(jià):風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的總價(jià)格除以總裝機(jī)容量（以千瓦為單位）,它能夠把不同機(jī)型、不同容量的機(jī)組放在一個(gè)水平線上進(jìn)行價(jià)格比較，得到一個(gè)最為直觀的結(jié)論q計(jì)算千瓦造價(jià)時(shí)一定要注意機(jī)組價(jià)格所對(duì)應(yīng)的供貨范圍，通常應(yīng)該把備品備件、消耗品、技術(shù)服務(wù)、運(yùn)輸及保險(xiǎn)費(fèi)等含入總價(jià)之中，否則會(huì)有失比選的公平性。另外對(duì)于進(jìn)口風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，一定要明確其所提供的價(jià)格是否包含稅費(fèi)選型的基本原則機(jī)組數(shù)量風(fēng)電場(chǎng)理論年發(fā)

9、電量niiPvf1i)(8760n6、經(jīng)濟(jì)性比選q可利用小時(shí)數(shù)：可利用小時(shí)數(shù)：風(fēng)電場(chǎng)年發(fā)電量除以風(fēng)電場(chǎng)總裝機(jī)容量，是反映風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電能力的重要指標(biāo)n第一種方法是利用WAsP等軟件工具n第二種方法是結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)頻分布與機(jī)組的功率曲線，按如下公式計(jì)算q式中f(vi)為風(fēng)速i在一年中出現(xiàn)的頻率qPi為機(jī)組功率曲線中風(fēng)速i對(duì)應(yīng)的輸出功率q機(jī)組功率曲線必須是風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)?shù)乜諝饷芏认碌墓β是€q風(fēng)電場(chǎng)理論年發(fā)電量乘以折減因子后才能得到實(shí)際年發(fā)電量，折減因子應(yīng)根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)具體情況選取，一般在0.650.75之間選型的基本原則n6、經(jīng)濟(jì)性比選q度電成本度電成本是一個(gè)綜合性的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，它最大的特點(diǎn)是對(duì)與機(jī)組相關(guān)

10、的其它配套費(fèi)用也進(jìn)行了考慮q選擇不同風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的投資差異不僅僅體現(xiàn)在機(jī)組本身的價(jià)格上，由于不同機(jī)型的輪轂高度不同，機(jī)艙重量各異，其吊裝成本大相徑庭。此外與機(jī)組配套的塔筒、箱式變電站、基礎(chǔ)、道路、施工平臺(tái)、集電線路等都會(huì)隨不同機(jī)型的特點(diǎn)發(fā)生顯著變化，這些因素在機(jī)組選型時(shí)必須充分考慮q用考慮全部相關(guān)因素后得到的總成本除以對(duì)應(yīng)機(jī)型的實(shí)際年發(fā)電量便可得到該機(jī)型的度電成本q度電成本同時(shí)考慮了工程造價(jià)和風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量?jī)煞矫嬉蛩?，是機(jī)組選型階段最為客觀、全面的綜合性指標(biāo)之一，是經(jīng)濟(jì)性比選的重要參考選型的基本原則n7、付款方式、技術(shù)服務(wù)和技術(shù)保障q付款方式n付款方式是商務(wù)部分中最重要的條款之一n由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)

11、組的價(jià)格通常很高，付款比例和條件的不同通常會(huì)給項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)帶來(lái)較大的影響n對(duì)于生產(chǎn)運(yùn)行業(yè)績(jī)不多的機(jī)型，為了規(guī)避項(xiàng)目業(yè)主的風(fēng)險(xiǎn)，招標(biāo)時(shí)提出的付款方式應(yīng)盡量滯后n對(duì)于付款的條件應(yīng)描述清楚，以避免在合同執(zhí)行過(guò)程中引起歧義選型的基本原則n7、付款方式、技術(shù)服務(wù)和技術(shù)保障q技術(shù)服務(wù)與培訓(xùn)n風(fēng)力發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)廠家應(yīng)配合項(xiàng)目業(yè)主和設(shè)計(jì)單位進(jìn)行機(jī)組的微觀選址，并通過(guò)技術(shù)聯(lián)絡(luò)會(huì)等形式進(jìn)行技術(shù)交底n應(yīng)提供滿足風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)所需的全部技術(shù)資料n在機(jī)組吊裝階段機(jī)組生產(chǎn)廠家應(yīng)提供現(xiàn)場(chǎng)安裝指導(dǎo)，機(jī)組的調(diào)試工作也應(yīng)由生產(chǎn)廠家主要負(fù)責(zé)。根據(jù)我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在安全無(wú)故障連續(xù)并網(wǎng)運(yùn)行240小時(shí)后才能進(jìn)行設(shè)備

12、驗(yàn)收，此后設(shè)備將進(jìn)入質(zhì)保期。對(duì)于一些運(yùn)行業(yè)績(jī)較少的機(jī)型，項(xiàng)目業(yè)主可以在合同談判中提出更為嚴(yán)格的設(shè)備驗(yàn)收條件n培訓(xùn)選型的基本原則n7、付款方式、技術(shù)服務(wù)和技術(shù)保障q技術(shù)保障n開(kāi)始之日、結(jié)束之日n期限n免費(fèi)維護(hù)n部件損壞免費(fèi)提供（質(zhì)量問(wèn)題）n功率曲線n發(fā)電量損失選型的主要內(nèi)容n機(jī)械部分選型q機(jī)組結(jié)構(gòu)型式選擇n水平軸q優(yōu)點(diǎn)q缺點(diǎn)n垂直軸q優(yōu)點(diǎn)q缺點(diǎn)選型的主要內(nèi)容n機(jī)械部分選型q機(jī)組結(jié)構(gòu)型式選擇n上風(fēng)向、下風(fēng)向q上風(fēng)向：塔架對(duì)氣流影響小， 需對(duì)風(fēng)裝置q下風(fēng)向：塔影效應(yīng)，氣流擾 動(dòng)、噪音，效率低垂直軸n傳動(dòng)系統(tǒng)q直驅(qū)：發(fā)電機(jī)的尺寸和重量一 般較大q齒輪箱q半直驅(qū)型選型的主要內(nèi)容n機(jī)械部分選型q主軸、齒輪

13、箱和發(fā)電機(jī)的相對(duì)位置n緊湊型：風(fēng)輪軸與齒輪箱低速軸同軸，節(jié)省材料和相應(yīng)的費(fèi)用，但拆卸麻煩n長(zhǎng)軸布置型：風(fēng)輪軸與齒輪箱低速軸連接，減少了齒輪箱低速軸受到的復(fù)雜力矩，減少了低速軸剎車(chē)對(duì)齒輪箱的損害選型的主要內(nèi)容選型的主要內(nèi)容n機(jī)械部分選型q葉片數(shù)的選擇n兩葉片q高尖速比運(yùn)行時(shí)具有較高的風(fēng)能利用系數(shù)q可減小齒輪箱變速比，從而降低費(fèi)用q平衡困難q噪聲大n三葉片q運(yùn)行和輸出功率平穩(wěn)q視覺(jué)美觀選型的主要內(nèi)容n機(jī)械部分選型q功率控制方式選擇n被動(dòng)失速控制q通過(guò)翼型設(shè)計(jì)控制功率q控制簡(jiǎn)單q功率輸出不穩(wěn)定n變槳距控制q通過(guò)調(diào)節(jié)槳距角減小升力，控制功率q功率輸出穩(wěn)定q需要增加一套槳距控制裝置n主動(dòng)失速控制q既有槳

14、距控制，又有翼型控制選型的主要內(nèi)容n機(jī)械部分選型q機(jī)組定速與變速運(yùn)行方式的選擇n定速運(yùn)行的主要問(wèn)題q風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速不能隨風(fēng)速而變，從而降低了對(duì)風(fēng)能的利用率q當(dāng)風(fēng)速突變時(shí)，巨大的風(fēng)能變化將通過(guò)風(fēng)力機(jī)傳遞給主軸、齒輪箱和發(fā)電機(jī)等部件，在這些部件上產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力q并網(wǎng)時(shí)可能產(chǎn)生較大的電流沖擊q發(fā)電機(jī)本身在低負(fù)荷時(shí)效率較低選型的主要內(nèi)容n機(jī)械部分選型q雙速運(yùn)行n發(fā)電機(jī)分別設(shè)計(jì)成4級(jí)和6級(jí)，使葉輪和發(fā)電機(jī)在低風(fēng)速段的效率提高n600kW機(jī)組，6極時(shí)，150kW；4極時(shí)，600kWq變速運(yùn)行n在低風(fēng)速段，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的反力矩使轉(zhuǎn)速跟隨風(fēng)速變化，保持最佳尖速比n在高于額定風(fēng)速時(shí)， 主要通過(guò)變槳距系統(tǒng)改變槳葉節(jié)距來(lái)限制風(fēng)力機(jī)獲取能量， 使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組保持在額定值下發(fā)電， 并使系統(tǒng)失速負(fù)荷最小化選型的主要內(nèi)容n電力系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)q風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)方案n風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)與電力系統(tǒng)連接的方式、輸電電壓等級(jí)、出線回路數(shù)、輸送容量以及配套輸變電工程的方案q風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)主接線q風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)配電線路n直埋電力電纜敷設(shè)n架空導(dǎo)線q風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)變電所設(shè)備選型的主要內(nèi)容n電力系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)q我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)多處于大電網(wǎng)的末端，擬選風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電能質(zhì)量和電氣運(yùn)行參數(shù)應(yīng)盡量與電網(wǎng)條件相匹配，如電壓波動(dòng)、頻率波動(dòng)、三相不平衡、低電壓穿越能力、無(wú)功補(bǔ)償要求等，以保證機(jī)組不會(huì)因?yàn)殡娋W(wǎng)的原因停機(jī)造成電量