风机机型混排布机方案的观点分析
- 格式：docx
- 大小：18.18 KB
- 文档页数：3
风机机型混排布机方案的观点分析
引子
最近有2条新闻：一条是Gamesa给美国某风场升级改造了一批在运风机，升级前后机
组容量分别为600kW～660kW和650kW～710kW;另一条是GE在英国某风场卖出了35台
3.2MW-103机型和26台2.75MW-120机型，说混排布机方案可以提高风场年发电量。
这两条新闻中的风场都采用了不同容量机组的混排布机方案，最近国内部分厂家也开
始提这种不同容量搭配的混排布机方案，但这种混排布机到底能解决哪些问题呢?
分析这个问题前，我们先把这个问题换个角度“提高机组容量能给风场带来什么好处?”
因为从产品发展的过程来看，小兆瓦机组通常出现比较早，所谓不同容量混排也就可以看成
是把某些小兆瓦的机组换乘大兆瓦机组。
接下来，我们来列举一下大家平时所说的大兆瓦机组的一些优点：
1、提高风场总容量(节约机位);
2、提高发电量;
3、节约基建造价;
4、节约运维成本。
由此，大家又引申出了：
1、“三北”地区未来将主要采用大兆瓦机组来降低成本;
2、在南方低风速风场可以通过优化微观选址方案提高风电场效益等说法。
这些说法看似有理，也很有市场，否则像Vestas、GE和Enercon这样一流的厂家为何
会造出如3.3MW、2.75MW和7.58MW这样没朋友的机组。
但是，真的是这样吗?不同容量的机组混排真的有这些效果吗?我们接下来就对这些问
题逐个进行分析。一、大兆瓦机组真能提高风场总容量?
经常听到一种说法，如果把“三北”地区的风机都换成大兆瓦机组(比如3MW)，那么容
量将提高多少多少，乍听起来是那么回事，本来一个5万kW风场用1.5MW机型需要33台，
而用3MW机型则只需要16～17台，省下来的机位就可以再多立些风机了。我原来也相信这
种说法，但仔细一想，就会发现其中的问题。
在平坦地形的风场，风机间距通常取3D～5D(垂直于主风向)和8D～15D(沿主风向)。
假定在总面积为S的某风场(S足够大)，安装容量为P的机组，风机间距分别为4D×10D，
那每台机组的平均占地面积为40D2，共可以安装S/(40D2)台机组，总容量为SP/(40D2)。
如果更换容量为2P的机组，由于风场等级不变，所以备选机组的单位千瓦扫风面积与
原机组一致，那每台机组的占地面积为4(1.414D)×10(1.414D)=80D2，共可以安装S/(80D2)
台机组，总容量为2SP/(80D2)=SP/(40D2)。
可见，在平坦地形的风场，更换大兆瓦机组无法提高风场总容量。
同理，在集中布机的复杂地形风场(沿山脊排布或分散式排布等极端排布方案除外)，
风机间距虽然不明确地遵循简单地形风场的间距规则，但风机间距依然与机组风轮直径有关，
因此更换大兆瓦机组对提高风场总容量作用不大。
综上所述，在集中布机的风场，更换大兆瓦机组对提高风场总容量作用不大。
三、大兆瓦机组真能提高发电量吗?
这个问题乍看上去没什么悬念，机组发电量AEP=机组额定容量P×等效小时数h。但如
果只是这样解释，那就没多大意义了，因为增加小兆瓦机组数量就可以了。所以我们把问题
再简化一下，大兆瓦机组能提高等效小时数吗?
遇到这样的问题，通常会听到“具体问题具体分析”的说法，这种说法听起来客观，
但本质上则是一种推辞，我不打算推辞，下面就来计算一下。
在计算之前，我们来做如下设定(以下设定基本合理，但不要太过认真纠结，毕竟要把
所有机组放在同一标准下进行对比)：
1、以1.5MW-82机型为基准，所有不同容量(2MW、3MW、„„)机组的单位千瓦扫峰面
积均相同;
2、额定转速下的叶尖速度均为85m/s;
3、传动链形式按照双馈机型进行假设，发电机转速范围为0.7n0～1.17n0(n0是发电
机同步转速);
4、叶片的Cp-λ曲线均相同，最优叶尖速比均为9，最大Cp为0.49;
5、机械效率与电气效率分别为97%与95%，自耗电占额定容量2%(均为恒定值);
6、按照标准IEC III类风况计算发电量，折减系数为70%。
根据以上设定计算可知，不同容量机组的等效小时数均为2714小时(如果大家选择的
叶片不一样，结果可能略有差异)，与机组容量无关。感兴趣的也可以用公众号菜单栏里的
总体设计计算器算算。
这个结果分析起来就是：在风轮转速达到额定转速以后，所有机型的叶尖速度均相同，
在相同的风速下其各自的叶尖速比也相同，其对应的Cp值也相同。同时，由于单位千瓦扫
风面积相同，且各种效率与损失的比例也均相同，故其整机等效小时数也就完全相同了。
四、大兆瓦机组能降低建设与运维成本?
这种说法的逻辑就是通过提高单机容量，来减少机组数量，进而降低建设与运维成本。
但这种说法的问题是，如果不能明确给出单机建设与运维成本随容量的变化趋势，那就又成
了“仁者见仁，智者见智”的问题。
事实上，单机建设与运维成本随容量的变化趋势确实很难准确地统计到，根据业内专
家的经验，风场建设成本约为3500～4000元/kW(估计是平均值或中位数)，且对1.5MW、2MW
与3MW均成立。据此，我们可以认为风场单位千瓦建设成本与机组容量无关。
而对于运维成本，更是与机组可靠性有关，不同厂家的机组，甚至同一厂家的不同机
组差异都是比较大的。所以运维成本是否与机组容量有关，仍有待更多的数据支撑。
小结
从以上分析可以看出：
1、提高机组容量不能提高风场总容量;
2、提高机组容量不能提高机组等效小时数;
3、提高机组容量对降低风场建设和运维成本的降低，并没有明确的数据支撑。
原标题:扒一扒机型混排的错误观点
