定槳距與變槳距兩種風電機組在某地的功率曲線和發(fā)電量比較

吳志剛

（天津東汽風電葉片工程有限公司，天津300480）

1 前言

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

定槳距風電機組的葉片與輪轂連接是固定的，葉片的迎風角度不能改變。變槳距風電機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)，其迎風角可在一定范圍內(nèi)變化。與定槳距風電機組相比，變槳距風電機組可在風速低于額定風速時，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，盡可能大地捕獲風能；在風速高于額定風速時通過可自身轉(zhuǎn)動的葉片充分捕獲風能。這兩種風電機組的結(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。

風電機組在某一地區(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條件的三類風場進行了調(diào)查，在某風電廠搜集了幾十臺風電機組的有關(guān)數(shù)據(jù)，重點對定槳距與變槳距兩種風電機組的功率曲線和發(fā)電量進行了分析比較，現(xiàn)將有關(guān)情況和數(shù)據(jù)報告如下。

2 定槳距風電機組與變槳距風電機組理論功率曲線比較

定槳距風電機組，一般在低風速段的風能利用系數(shù)高，當風速接近額定點，其風能利用系數(shù)開始下降。該風電機組的理論功率曲線見圖1。

變槳距風電機組由于葉片迎風角可以控制，即使風速超過額定點，其功率仍然保持穩(wěn)定，并不隨著風速的進一步加快而繼續(xù)升高。該風電機組的理論功率曲線見圖2。

3 定槳距風電機組與變槳距風電機組實際功率曲線比較

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

從圖3、圖4可以看出，定槳距風電機組在低風速段的風能利用系數(shù)較高，當接近風速額定點切換到高功率發(fā)電機工作后，超過額定風速段的風能利用系數(shù)開始下降，因為這時隨著風速的升高，功率上升已趨緩，過了風速額定點后，葉片已開始失速，風速升高，功率反而有所下降。而對于變槳距風電機組，由于葉片槳距可以調(diào)節(jié)，即使風速超過額定點，其功率仍然較高，功率曲線在風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，減少了風電機組因風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，變槳距風電機組與定槳距風電機組在相同的額定功率點，變槳距風電機組額定風速比定槳距風電機組的額定風速要低。

4 定槳距風電機組與變槳距風電機組實際發(fā)電量比較

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

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從表中各項數(shù)據(jù)看，定槳距風電機組額定功率為1MW，雙饋異變變槳距風電機組額定功率為1.5MW，其比值為1：1.5。定槳距風電機組故障停機時間較短，實際發(fā)電時間較長，半年發(fā)電總量為893323.6KW.h，1.5MW雙饋異變變槳距風電機組故障停機時間較長，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。考慮1MW定槳距風電機組無功損耗較少，1.5MW雙饋異變變槳距風電機組無功損耗較多，將兩者的半年發(fā)電總量風別減去自身的損耗，其比值為1：1.87，1.5MW雙饋異變變槳距風電機組的比值仍然較大?？紤]1.5MW雙饋異變變槳距風電機組的額定功率比1.0MW定槳距風電機組的額定功率大，為便于比較，將兩種風電機組的半年發(fā)電量風別除以其額定功率比值，1.5MW雙饋異變變槳距風電機組的發(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電機組從功率曲線和實際發(fā)電量等方面進行比較，變槳距風電機組風能利用系數(shù)高，可充分捕獲風能；發(fā)電性能好，其半年發(fā)電量要比定槳距風電機組高出許多。因此，變槳距風電機組具有較大的優(yōu)勢，勢必成為風電市場的主流機型。

[1]楊剛，陳鳴.一種有效計算風機發(fā)電量的新方法[J].華東電力，2008-07-24.