最近風(fēng)電微信圈大家討論比較多的可能是《功率曲線打假技術(shù)簡(jiǎn)介》一文(以下簡(jiǎn)稱《打假》文)。一來，可能是因?yàn)轱L(fēng)電行業(yè)深受功率曲線造假的傷害，很多風(fēng)機(jī)投標(biāo)功率曲線浮夸中標(biāo)，實(shí)際運(yùn)行發(fā)電量不達(dá)標(biāo)，測(cè)試功率曲線又難操作，成本大，業(yè)界同仁都希望得到類似《打假》一文這樣簡(jiǎn)明快的方法;二來，功率曲線的獲得需要整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真，涉及較為復(fù)雜的控制動(dòng)態(tài)過程,沒有對(duì)控制系統(tǒng)和空氣動(dòng)力學(xué)原理以及它們之間的關(guān)聯(lián)性有深刻理解,恐怕較難說清楚來龍去脈，《打假》一文顯然最后只能從非常粗淺的教科書的理解出發(fā),得出了大多數(shù)機(jī)組的發(fā)電功率曲線只與其掃風(fēng)面積和整機(jī)Cp有關(guān)，也就是說只要是同樣風(fēng)輪直徑的機(jī)組，功率曲線應(yīng)該基本重合這樣簡(jiǎn)單粗暴的結(jié)論，更為簡(jiǎn)單粗暴的是，作者甚至都拋開了教科書公式，直接給出了所有機(jī)組的最大Cp只能是在0.495以內(nèi)，并且還要用效率系數(shù)來進(jìn)行折減，進(jìn)而得出了所有的機(jī)組的功率曲線都應(yīng)該在0.46以下的結(jié)論，喜歡邏輯推導(dǎo)的讀者甚至不難發(fā)現(xiàn)，盡管該文試圖貫穿那個(gè)簡(jiǎn)單的教科書公式，但是這個(gè)結(jié)論也是橫空出世，不過作者顯然也注意到了，公開可以查證國際主流機(jī)型的功率曲線的Cp卻有很多都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了他的理解范圍，而被作者冠以“神機(jī)”而一筆帶過，不想也不去理解和深究。
　　那么是不是真的對(duì)一個(gè)功率曲線的理解可以這樣簡(jiǎn)單粗暴，找到一個(gè)簡(jiǎn)單區(qū)分“李逵”和“李鬼”的辦法呢?
　　我們首先從葉輪說起，不同葉輪的Cp不能一概而論。不同的葉片翼型、柔性、整體設(shè)計(jì)、失速特性完全不一樣，在不同湍流下的最優(yōu)槳距角，源頭上就會(huì)影響葉輪的Cp，所以Cp是一個(gè)葉片設(shè)計(jì)時(shí)就決定的靜態(tài)效率參數(shù)，但是在理解Cp這個(gè)參數(shù)的同時(shí)，我們一定要理解這樣一個(gè)葉片的靜態(tài)設(shè)計(jì)參數(shù)Cp達(dá)到的前提假設(shè)是葉尖速比(葉片葉尖速與此時(shí)流過葉輪的風(fēng)速之比)恒定達(dá)到設(shè)定假設(shè)的前提下，風(fēng)輪葉片才可以獲得的Cp，而實(shí)際情況是，葉輪的葉尖速和風(fēng)速的比即葉尖速比是和風(fēng)速的變化密切相關(guān)的，我們?cè)跓o法預(yù)知風(fēng)速下一刻變化的情況下，要想保證我們的葉輪葉尖速和風(fēng)速的比值是一個(gè)預(yù)先設(shè)定的常數(shù)，這時(shí)，對(duì)風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)性能的重要性恐怕遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于葉片本身的設(shè)計(jì)的理論Cp，當(dāng)然這些，風(fēng)能手冊(cè)教科書里的公式是不會(huì)告訴你的。
　　所以不能簡(jiǎn)單的看一個(gè)Cp的值，如果大家真的關(guān)心Cp，一定要看的是一個(gè)Cp和葉尖速比的關(guān)系曲線，因?yàn)殡x開如何維持預(yù)先設(shè)定的最優(yōu)葉尖速比來談Cp是毫無意義的，而實(shí)際在運(yùn)行的風(fēng)機(jī)是不可能靜態(tài)的工作在預(yù)先設(shè)定的最優(yōu)葉尖速比工作點(diǎn)上的，所以我們一定要?jiǎng)討B(tài)來看這個(gè)葉尖速比和葉片效率系數(shù)Cp的關(guān)系曲線。
　　過去常見的葉片，其Cp和葉尖速比的圖在一個(gè)寬的風(fēng)速范圍內(nèi)比較平(圖1曲線1)，但是不高，這樣的葉片對(duì)機(jī)組的控制u系統(tǒng)要求不高，即使控制系統(tǒng)無法動(dòng)態(tài)自適應(yīng)快速響應(yīng)追蹤最佳Cp，風(fēng)速變化引起葉尖速比λ左右波動(dòng)變化后，造成的Cp波動(dòng)也不大，平均Cp不會(huì)受到很大影響。即使機(jī)組控制系統(tǒng)性能不佳，效率損失也不會(huì)太大。但是，獲得上述好處的同時(shí)也犧牲了一定的效率，因?yàn)殡S著葉片技術(shù)的發(fā)展，新型葉片研發(fā)技術(shù)及整體設(shè)計(jì)，使Cp和葉尖速比λ關(guān)系圖可以更尖更高(圖1曲線2)。這類葉片和過去葉片相比，明顯可以獲得更高的CpMax。但是最佳Cp受葉尖速比λ影響更敏感，僅僅在很狹窄的范圍內(nèi)維持較大值。由于CpMax變高變尖，對(duì)控制系統(tǒng)有兩個(gè)很高要求：一個(gè)是控制系統(tǒng)要讓風(fēng)輪工作在最佳葉尖速比上，第二是控制系統(tǒng)要提供更快的跟蹤性能。 　　圖1中2所示這類葉片要求機(jī)組具有更迅速跟蹤葉尖速比λ變化的控制系統(tǒng)，國內(nèi)很多廠家由于主控系統(tǒng)采用圖紙轉(zhuǎn)讓方式獲得，無法在其新機(jī)型上完全消化過去技術(shù)，其Cp值往往沒有大的變化，甚至隨著葉輪直徑增大有所降低。而反觀國外幾家一流風(fēng)機(jī)廠家，細(xì)心的讀者即使去比較同一廠家不同機(jī)組功率曲線的演進(jìn)過程，也會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著葉片技術(shù)和主機(jī)控制技術(shù)的進(jìn)步，其葉輪直徑增大以后，Cp值不但沒有降低，反而有所升高，說明這些廠家在整機(jī)的葉片技術(shù)和控制技術(shù)，甚至傳動(dòng)效率上都有重大突破，沒有受制于葉輪直徑的增大，整機(jī)效率不降反升。而且確實(shí)有比較多的國外機(jī)型Cp值突破了《打假》一文范圍，類似于該文提到的“神機(jī)”一類，詳見表1。
　　表1.國際廠家功率曲線演進(jìn)
　　(數(shù)據(jù)來源EMD公司數(shù)據(jù)庫) 　　其實(shí)，葉片選用之后，對(duì)Cp有很大的影響還有能量傳動(dòng)鏈的效率，《打假一文也有闡述。我們僅僅想額外闡述一點(diǎn)，其實(shí)傳動(dòng)鏈選用不同品牌的部件，以及部件和整機(jī)系統(tǒng)如何配合，在熱機(jī)冷機(jī)等不同工況下，如何協(xié)調(diào)控制，提高效率，也會(huì)對(duì)Cp有重要影響。國內(nèi)在價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)背景下，出現(xiàn)了一些機(jī)組采用較差零部件，不但影響了機(jī)組的效率，特別是機(jī)械和電氣傳動(dòng)鏈部件效率發(fā)生變化后，原有控制參數(shù)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)輪工作點(diǎn)變化，不能獲得最大風(fēng)輪效率。并且，還出現(xiàn)大部件可靠性問題，對(duì)所購買技術(shù)圖紙未做基礎(chǔ)價(jià)值研究，一味僅僅只是增大葉輪直徑，機(jī)組效率不會(huì)提高，而可靠性又無法保證，最終給業(yè)主帶來巨大投資損失。
　　最關(guān)鍵的一點(diǎn)，其實(shí)上文已經(jīng)有提及，那就是機(jī)組的整機(jī)控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)往往是反饋系統(tǒng)。在葉輪直徑較小時(shí)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量影響較小情況下，又采用平坦Cp-λ葉片，基本可以維持相對(duì)較大Cp，整機(jī)系統(tǒng)Cp尋優(yōu)問題不大。當(dāng)前，風(fēng)輪直徑已經(jīng)越過110m大關(guān)，120m甚至更大葉輪直徑機(jī)組已經(jīng)推向市場(chǎng)，加上未來可供開發(fā)的平坦地形風(fēng)電場(chǎng)越來越少，風(fēng)況環(huán)境復(fù)雜多變。有些新的翼型設(shè)計(jì)，甚至開始采用三維整體設(shè)計(jì)和最優(yōu)氣彈設(shè)計(jì)，葉片效率更高，Cp和λ的關(guān)系圖越來越尖，越來越高，對(duì)于控制系統(tǒng)的要求也越來越高，換句話說，實(shí)際上試圖在實(shí)際運(yùn)行的動(dòng)態(tài)功率曲線上獲取理論CpMax的難度會(huì)越來越大。如何讓控制系統(tǒng)變成風(fēng)速的估計(jì)器，可以感知風(fēng)，進(jìn)行更好的前饋控制，維持最優(yōu)Cp，這里的區(qū)別和影響實(shí)在是太大了。所以我們這里實(shí)在不敢茍同《打假》一文行文結(jié)束的如下結(jié)論：“所以大多數(shù)機(jī)組的發(fā)電功率只與其掃風(fēng)面積和整機(jī)Cp有關(guān)，也就是說只要是同樣風(fēng)輪直徑的機(jī)組，功率曲線應(yīng)該基本重合”，以及所謂的“功率曲線中超出0.46的Cp就是在侮辱你的智商”這樣沒有深入理解分析，通過簡(jiǎn)單粗暴就得出看起來簡(jiǎn)單明了的結(jié)論，這是對(duì)行業(yè)的不負(fù)責(zé)任，也是違反科學(xué)精神的。