風(fēng)電機(jī)組選型的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選

　　1 引言
　　風(fēng)電機(jī)組選擇是諸種因素、多指標(biāo)綜合優(yōu)化的結(jié)果，首先需要對(duì)項(xiàng)目風(fēng)資源進(jìn)行詳盡的論證，在比較機(jī)組發(fā)電能力等技術(shù)因素的基礎(chǔ)上，綜合考慮機(jī)組安全可靠性、設(shè)備價(jià)格及后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本等。風(fēng)力發(fā)電工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，在各機(jī)型上網(wǎng)電量基礎(chǔ)上進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益比選，最終選取最優(yōu)機(jī)型。
　　2 單機(jī)類型與容量的選擇
　　風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量范圍的確定，一般可根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的制造水平、技術(shù)成熟程度和價(jià)格，并結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)的氣象條件、風(fēng)況特征、安全等級(jí)的要求，考慮現(xiàn)場(chǎng)交通運(yùn)輸條件、地質(zhì)構(gòu)造狀況及吊裝施工條件等因素進(jìn)行，擬定若干不同的單機(jī)容量方案。
　　2.1 風(fēng)電機(jī)組類型
　　風(fēng)電機(jī)組按風(fēng)輪槳葉分類可分為定槳距型和變槳距型。定槳距型風(fēng)電機(jī)組的葉片安裝好以后不能變槳，高風(fēng)速時(shí)，靠葉片的失速來(lái)調(diào)節(jié)功率的輸出，額定風(fēng)速較高。其主要優(yōu)點(diǎn)有：機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造；控制原理簡(jiǎn)單，易于運(yùn)行；故障率較低。主要缺點(diǎn)有：額定風(fēng)速較高，風(fēng)輪轉(zhuǎn)換效率較低；轉(zhuǎn)速恒定，機(jī)電轉(zhuǎn)換效率較低；葉片重量大，制造較難，不宜制造大型機(jī)組。變槳距型風(fēng)電機(jī)組各葉片可以根據(jù)風(fēng)速大小變距轉(zhuǎn)動(dòng)，使風(fēng)對(duì)葉片的攻角始終保持最佳角度，提高了風(fēng)輪轉(zhuǎn)換效率。其主要的優(yōu)點(diǎn)有：提高風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率；葉片相對(duì)簡(jiǎn)單，重量輕，有利于制造大型機(jī)組。缺點(diǎn)是變槳機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，控制系統(tǒng)也較復(fù)雜；出現(xiàn)故障的可能性增加。
　　按風(fēng)輪轉(zhuǎn)速可分為定速和變速兩大類。定速型風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪保持一定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，與恒速發(fā)電機(jī)對(duì)比，風(fēng)能轉(zhuǎn)換率較低；變速型機(jī)組可分為雙速型與連續(xù)變速型，雙速型設(shè)定兩個(gè)轉(zhuǎn)速運(yùn)行，改善風(fēng)能轉(zhuǎn)換率；連續(xù)變速型在一段轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，可捕捉最大風(fēng)能功率，提高風(fēng)能轉(zhuǎn)換率。
　　2.2 單機(jī)容量范圍
　　根據(jù)已發(fā)布的《中國(guó)風(fēng)電發(fā)展報(bào)告2010》，2005 年我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)新安裝的兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組（ 1MW）僅占當(dāng)年新增裝機(jī)容量的21.5%。隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)量的增加，2007 年兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量占到當(dāng)年新增市場(chǎng)的51%，2008 年占到72.8%，2009 年占到86.8%。兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組目前已經(jīng)成為我國(guó)風(fēng)電市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。
　　受國(guó)際風(fēng)電發(fā)展大型化趨勢(shì)的驅(qū)使，我國(guó)大型風(fēng)電企業(yè)也開始進(jìn)入風(fēng)電裝備大型化的競(jìng)爭(zhēng)，2009 年我國(guó)在多兆瓦級(jí)（ 2MW）風(fēng)電機(jī)組研制方面取得新的成果。目前主流的風(fēng)電機(jī)組容量多為1.5MW 及2MW。這類風(fēng)電機(jī)組技術(shù)成熟，對(duì)自然環(huán)境和風(fēng)場(chǎng)風(fēng)能資源適應(yīng)范圍廣，整機(jī)市場(chǎng)占有量大，產(chǎn)品工藝成熟，零部件供應(yīng)充足，國(guó)產(chǎn)化程度逐步提高，風(fēng)電機(jī)組維護(hù)成本逐漸降低。
　　3 風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組安全等級(jí)
　　風(fēng)電機(jī)組首先需安全可靠地運(yùn)行，其次才是追求效益最大化。機(jī)組選型的第一步，應(yīng)詳細(xì)分析項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)能資源狀況，根據(jù)以下參數(shù)確定機(jī)組的安全等級(jí)：湍流強(qiáng)度I15、風(fēng)切變指數(shù)——用于校核機(jī)組的疲勞載荷；50 年一遇10min平均最大風(fēng)速——用于校核機(jī)組的極限載荷，是安全風(fēng)速。
　　3.1 湍流強(qiáng)度
　　湍流強(qiáng)度是風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)偏差和平均風(fēng)速的比率。對(duì)風(fēng)電機(jī)組性能有不利的影響，主要是減少輸出功率，還有可能引起極端荷載，最終破壞風(fēng)電機(jī)組。根據(jù)《風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)估方法》（GB/T18710-2002）中湍流強(qiáng)度的劃分，IT在0.1 或以下表示湍流強(qiáng)相對(duì)較小，中等湍流強(qiáng)度區(qū)IT 為0.10 ～ 0.25，更高的表示湍流強(qiáng)度過(guò)大，對(duì)風(fēng)電機(jī)組性能有一定影響。一般計(jì)算擬安裝高度風(fēng)速在15m/s 時(shí)的湍流強(qiáng)度。