運(yùn)達(dá)風(fēng)電-風(fēng)電基礎(chǔ)知識(shí)

風(fēng)電基礎(chǔ)知識(shí)申新賀運(yùn)達(dá)風(fēng)電技術(shù)中心聯(lián)系電話箱：shenxh@1.中國(guó)風(fēng)電發(fā)展史2.風(fēng)力發(fā)電原理3.雙饋風(fēng)電機(jī)組的電氣控制原理4.功率曲線介紹5.發(fā)電量計(jì)算目錄2一、中國(guó)風(fēng)電發(fā)展史3800kW竹質(zhì)槳葉風(fēng)電機(jī)組750kW定槳定速風(fēng)電機(jī)組5000kW海上風(fēng)電機(jī)組2500kW變速恒頻風(fēng)電機(jī)組1500kW變速恒頻風(fēng)電機(jī)組250kW定槳定速風(fēng)電機(jī)組一、中國(guó)風(fēng)電發(fā)展史4初期示范階段（1986年-1993年）1986年山東榮城第一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)投產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化建立階段（1994年-1999年）規(guī)?；皣?guó)產(chǎn)化階段（2000年-現(xiàn)在）從風(fēng)電場(chǎng)的造價(jià)方面看，中國(guó)風(fēng)電場(chǎng)的造價(jià)比歐洲高，基本上是歐洲5年前的水平，單位千瓦平均造價(jià)為8500元/千瓦左右，建設(shè)一座裝機(jī)10萬(wàn)千瓦的風(fēng)電場(chǎng)，成本大約在8億到10億元，而同樣規(guī)模的火電廠成本約為5億元，水電站為7億元。一、中國(guó)風(fēng)電發(fā)展史5新疆達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng)廣東南澳風(fēng)電場(chǎng)“十二五”時(shí)期，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入加速發(fā)展期。中國(guó)最大的風(fēng)電場(chǎng)第二大風(fēng)電場(chǎng)海上風(fēng)電二、風(fēng)力發(fā)電原理6風(fēng)能機(jī)械能電能二、風(fēng)力發(fā)電原理7空氣動(dòng)力學(xué)12345二、風(fēng)力發(fā)電原理8升力和阻力二、風(fēng)力發(fā)電原理9風(fēng)能公式

單位：瓦

式中ρ為空氣密度，單位kg/m3

V為風(fēng)速，單位m/s

F是氣流通過(guò)的面積，m2Cp是功率系數(shù)

評(píng)價(jià)一地風(fēng)能資源潛力，常用風(fēng)功率密度：

單位：瓦/米2二、風(fēng)力發(fā)電原理10vV1

V2A1

AA2連續(xù)性假設(shè)：動(dòng)量定理：能量方程：Overall:42–50%Efficient…TheoreticalMaximumis59.3%(nolosses)部件風(fēng)輪齒輪箱發(fā)電機(jī)變流器效率45-52%95-97%97-98%96-99%【風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率】二、風(fēng)力發(fā)電原理【風(fēng)的切變指數(shù)】?jī)?nèi)蒙某風(fēng)場(chǎng)實(shí)測(cè)風(fēng)切變變化二、風(fēng)力發(fā)電原理湍流風(fēng)二、風(fēng)力發(fā)電原理極端運(yùn)行陣風(fēng)實(shí)例（T=10.5s）【陣風(fēng)】二、風(fēng)力發(fā)電原理【尾流】二、風(fēng)力發(fā)電原理三、雙饋風(fēng)電機(jī)組的電氣控制原理16三、雙饋風(fēng)電機(jī)組的電氣控制原理17風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)組成示意圖三、雙饋風(fēng)電機(jī)組的電氣控制原理18發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速上限發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速下限最佳Cp曲線最優(yōu)轉(zhuǎn)速控制技術(shù)查表法變速變槳控制原理示意圖功率曲線定義四、功率曲線19風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率隨風(fēng)速變化的關(guān)系曲線WD77C_SFRP37.5與功率曲線相關(guān)的幾個(gè)定義：1.切入風(fēng)速2.切出風(fēng)速3.額定風(fēng)速4.額定功率切入風(fēng)速額定風(fēng)速切出風(fēng)速額定功率四、功率曲線201.切入風(fēng)速3.0m/s3.5m/sIEC61400-12005-08第三版GB18451.1-2001風(fēng)力機(jī)開(kāi)始發(fā)電時(shí)，輪轂高度處的最小風(fēng)速。定義：(在無(wú)湍流的情況下)參考標(biāo)準(zhǔn)2.額定風(fēng)速11.2m/s13.0m/s風(fēng)力機(jī)達(dá)到額定功率輸出時(shí)，輪轂高度處的風(fēng)速。定義：(在無(wú)湍流的情況下)IEC61400-12005-08第三版GB18451.1-20013.切出風(fēng)速25.0m/s風(fēng)力機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)功率時(shí)，輪轂高度處的最高風(fēng)速。定義：(在無(wú)湍流的情況下)IEC61400-12005-08第三版GB18451.1-2001湍流風(fēng)四、功率曲線21四、功率曲線221.靜態(tài)功率曲線2.動(dòng)態(tài)功率曲線4.保證功率曲線靜態(tài)風(fēng)，無(wú)湍流動(dòng)態(tài)風(fēng)，湍流強(qiáng)度10%傳動(dòng)鏈效率(93.3%)，空載損耗(35kW)軸功率軸功率曲線靜態(tài)功率動(dòng)態(tài)功率動(dòng)態(tài)功率曲線靜態(tài)功率曲線3.測(cè)試（標(biāo)準(zhǔn)）功率曲線湍流風(fēng)穩(wěn)態(tài)風(fēng)四、功率曲線23

圖示為國(guó)內(nèi)某850kW機(jī)組的風(fēng)場(chǎng)實(shí)測(cè)功率曲線（對(duì)實(shí)測(cè)功率的統(tǒng)計(jì)得到）和標(biāo)準(zhǔn)功率曲線的對(duì)比。四、功率曲線24功率曲線的測(cè)試四、功率曲線25功率曲線的比較發(fā)電量這兩條功率曲線哪條更好？廠家一廠家二(最重要的考核指標(biāo))滿負(fù)荷運(yùn)行小時(shí)數(shù)(3988)滿負(fù)荷運(yùn)行小時(shí)數(shù)(3931)結(jié)論：廠家一的功率曲線好年發(fā)電量是最重要的指標(biāo)，越多越好風(fēng)速－功率值。但不能僅憑每一點(diǎn)的功率值大小來(lái)判定切入、切出風(fēng)速，額定風(fēng)速與用戶的風(fēng)場(chǎng)風(fēng)況的一致性風(fēng)力機(jī)組的功率特性還取決于機(jī)組的控制策略。要依據(jù)具體的風(fēng)場(chǎng)條件調(diào)整機(jī)組運(yùn)行的控制策略，才能發(fā)電量最優(yōu)對(duì)機(jī)組的功率曲線進(jìn)行選擇時(shí)，還要考慮到空氣密度、風(fēng)場(chǎng)地形以及實(shí)際湍流的變化等因素的影響26功率曲線的優(yōu)劣判斷四、功率曲線五、發(fā)電量計(jì)算27年發(fā)電量=∑(風(fēng)頻分布值×8760×功率曲線值)風(fēng)頻分布圖7.688.219.68風(fēng)速功率4m/s36kW5m/s106kW6m/s208kW7m/s349kW25m/s1500kW推算年發(fā)電量=7.68%×36kW×8760h＋8.21%×106kW×8760h＋9.68%×208kW×8760h＋0.01%×1500kW×8760h……＋影響發(fā)電量的因素風(fēng)頻分布值在進(jìn)行考核時(shí)，應(yīng)注意風(fēng)頻分布值是否和年發(fā)電量推算所依據(jù)的風(fēng)頻分布一致功率曲線值影響機(jī)組實(shí)際運(yùn)行功率曲線的因素有很多，廠家的功率曲線應(yīng)考慮各種風(fēng)場(chǎng)因素對(duì)功率輸出的影響五、發(fā)電量計(jì)算28五、發(fā)電量計(jì)算29風(fēng)速V軸功率齒箱效率約97%發(fā)電機(jī)效率約97%傳動(dòng)鏈效率(93.3%)空載損耗(35kW)發(fā)電功率功率曲線需考慮的要素：1.空氣密度2.傳動(dòng)鏈效率3.空載損耗4.對(duì)動(dòng)態(tài)功率曲線，湍流強(qiáng)度影響很大電網(wǎng)穩(wěn)定風(fēng)5.風(fēng)場(chǎng)復(fù)雜地形的影響（一般，地形坡度對(duì)AEP的影響大概在0~1%）6.葉片老化、污垢(會(huì)造成AEP減少大概0.5