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低風速風電場風電機組選型探討

2014-08-07 來源:CWEA《風能》 瀏覽數:1100


  企業進行低風區機型葉片設計時,對結構強度計算比較重視,常常忽視對葉片的氣動外形的設計。風電機組運行環境變化,原有葉片氣動外形設計方案應進行調整,才能滿足在特定的風速分布下年發電量最大的要求。選型時應了解企業對調整后的葉片氣動外形優化設計方案,是否用氣動性能計算程序對三葉片風輪進行了性能校核計算,葉片風能利用系數及額定風速(輪轂高度均勻風速)是否具有良好的空氣動力性能。
  選型要重點分析企業對葉片外形設計方案采用確認方式的合理性,對比分析測試結果與計算結果的差異是否在允許范圍內,企業對存在誤差的分析的理論依據是否正確。還要核對企業設計方案中載荷計算使用的最佳運行曲線、風電機組的切入/切出風速等關鍵運行參數是否與樣機控制系統中設置的數據一致,此處是設計中各專業組的接口。參與風電機組設計的專業較多,方案的部分功能是各專業組分別進行,容易出現重點數據未進行傳遞的溝通不暢問題,所以在選型時一定要對兩專業使用的同一重要參數進行核對。
  (2)葉片材料審查
  選用輕質材料的葉片,以降低風電機組的啟動風速。低風區風電機組的切入風速一般都選擇較低風速,在這樣的情況下,由于葉片質量過重造成其轉動慣量過大,葉片的本身阻力造成其啟動困難,在實際運行中可能會發生在設計的風電機組切入轉速時無法并網發電的現象。
  變槳系統審查
  風電機組葉片及塔筒參數變化后,葉片收集的風能也隨之變化。變槳系統是風電機組在緊急停機時工作的重要部件之一,其驅動系統保證了在出現故障需要緊急停機時機組葉片迅速轉動角度,在較短的時間內減少對風能的捕捉,從而使風輪停止轉動,避免發生風輪超速而引發的重大財產或人身損害。生產企業進行低風區機型設計時希望減少成本,認為低風速區大風發生的概率很小往往會降低安全系數。所以選型時要核對變槳驅動系統的電機扭矩,是否能保證在載荷最大時驅動槳葉轉動且轉動速度達到變槳速率的要求,安全裕度是否足夠。還要核對變槳系統的應急電源的容量是否滿足三次連續變槳的要求。現階段各標準要求不一,用戶希望安全裕度取大些,但生產廠家希望降低成本。由制造廠家參與編制的國家能源局頒發的標準《風電機組電動變槳控制系統技術規范》NB/T31018-2011中4.2.9后備電源中要求:“電池后備電源系統:電池組的容量應滿足在葉片規定的載荷情況下完成3次緊急順槳動作的要求”,“電容后備電源系統:電容組的容量應滿足葉片在規定載荷情況下完成1次以上順槳動作要求”。而研究所為主編制的國標《風電機組變速恒頻控制系統》GB/T25386.1-2010中第5.2.11后備電源中要求“后備電源的容量設計應至少3次以上滿載下的全程順槳需求”。
  在審查時要重點查看樣機試驗的試驗設備中加載設備和變槳速率的測試設備是否滿足要求,加載設備能力是否能滿足要求,測速設備是否能準確的測量變槳速度。某些生產企業試驗時加載的數值采用未考慮安全系數的數值,這樣的檢驗是不能滿足要求的。

【延伸閱讀】

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閱讀上文 >> 截至2013年年底中國風電機組制造商的海上風電裝機情況統計
閱讀下文 >> 風光儲供電系統中的能量控制策略(圖表)

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