风电术语-详细版

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1、2MW-121/2MW-115/2.2MW-131等,2MW是额定容量,121是风叶直径。

2、风速和可利用小时数。

3、Cp是风能利用率,是叶尖速比和桨距角的函数。

风能利用系数Cp是评定风轮气动特性优劣的主要参数。

风的能量只有部分可被风轮吸收成为机械能,因此风能利用系数定义为:
Cp=Pu(1/2ρV^3S)
式中:
V———风速;
ρ———空气密度,约1.2kg/m3;
S———风轮扫掠面积。

Pu —风轮的轴功率Pu=ΩM;
Ω—风轮转速;
M —风轮扭矩。

不同类型的风轮其风能利用系数是不同的,并网型风力发电机组的风能利用系数一般都在0.4以上。

空穴作用
金属性旋转零件和某种液体之间的反应,比如在齿轮箱或泵中的情况,这种反应会导致金属被侵蚀并形成空穴。

风向角
风向角就是风向与正北的夹角,就是从正北向顺时针转到风向转过的角度。

叶片的桨距控制
推动风力机叶片围绕其轴线相对于轮榖转动的能力,这样可以改变叶片的桨距角。

最近总被人问到静态功率曲线和动态功率曲线的差别,想让我系统地说说,今天就来聊聊如何用Excel来计算风电机组的功率曲线,有兴趣的也可以跟着做做。

1、准备材料
巧妇难为无米之炊,要算功率曲线不可能啥都没有凭空就来。

我们需要准备目标机组的Cp-λ曲线、额定容量、风轮直径、机组切入转速、额定转速、机械效率、电气效率与自耗电比例,以及目标风场的空气密度。

叶片效率曲线
以下演示,我们假设一种2MW-100m的机型,机组额定转速与切入转速分别为15rpm和9rpm,对应的叶尖速度为78.5m/s和47.1m/s。

2、计算过程
2.1静态功率曲线的计算
在3m/s~15m/s中,选任意风速进行分析,首先可以根据风速和最优叶尖速度,计算出该风速对应的最优叶尖速度,如果最优叶尖速度不足47.1m/s则实际叶尖速度为47.1m/s,如果超过78.5m/s则实际叶尖速度取78.5m/s。

根据实际叶尖速度与风速,可以得到该风速对应的叶尖速比,再根据叶片的Cp-λ曲线可以查出风轮Cp,在风轮Cp的基础上再考虑各种效率损失就得到了整机Cp。

可以看出,在本算例中,截止到这一步,整机Cp已经低于0.44了。

然后,我们根据功率计算公式就可以得到机组在不同风速下的发电功率了。

2.2动态功率曲线的计算
静态功率曲线是对机组发电性能的最理想的描述,而机组的动态功率曲线则需要对10分钟的风速与功率进行平均,由于存在巨大的风轮惯量、传动链阻尼,以及控制程序的滞后,发电功率将会趋于滞后与平稳。

由于考虑风轮惯量、传动链阻尼与控制程序的滞后非常复杂,因此难以对发电功率的滞后性进行评估,但大致的分析思路可参见《上次上当的进来看一看》(点击可查看)。

本文对动态功率曲线的计算思路进行简化,假设机组在任意时刻都能够输出理论上的静态功率,然后给出一些列随机风速,根据静态功率曲线的算法算出相应的一些列的发电功率,再对风速和功率分别求平均,即可得到理想的“动态功率曲线”。

10分钟内的瞬时风速与发电功率(10m/s)
这种“动态功率曲线”的问题在于其忽略了发电功率对风速的滞后性,会使得功率曲线过于优异。

在现实中要实现这点,必须采用前馈控制的方案,而这也将会在提高发电量的同时增大载荷。

简单地理解,就是风机要千方百计地卖力干活,来把更多的风能转化为电能。

毕竟,前馈控制的作用主要有两种,一种是降载,另一种是提高电量。

一般来说,提高电量就意味着很难降载,那也就意味着成本的提高,至于成本的提高是否能够与提高的电量相平衡,就是整机厂家需要考虑的关键问题了。

3、结论
通过以上计算,我们了解了静态功率曲线的计算方法,以及动态功率曲线的计算思路。

但如
果大家算过,可能就会发现,用以上的方法计算出来的静态功率曲线低于0.45,比较合理,但“动态功率曲线”却会在低风速段高于0.5。

是不是有问题呢?
其实也没什么,这只是理论上的最优分析结果,对谁家的机组都一样,所以要看性能,还是得靠实测功率曲线。

【干货】理论计算风电机组等效小时数上限
北极星风力发电网来源:风电峰观察作者:盖峰2016/11/22 8:55:20 我要
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北极星风力发电网讯:等效小时数是衡量项目发电性能的重要指标,简单地说,它就是年发电量与容量的比值。

对于单台机组,它是单机年发电量与机组容量之比;而对于一个风场,就是全场年发电量与全场装机容量之比。

有些时候,我们会遇到一些对于等效小时数的表述或保证,这些表述是否正确,又该如何进行快速判断呢?今天,咱们就来分析一下特定条件下等效小时数的理论上限。

来源:微信公众号风电峰观察(ID:fengdianfengguancha)作者:盖峰
计算条件
首先,我们要了解目标机组容量、风轮直径、切入切出风速等机组信息,以及风场空气密度、风速分布、折减系数等信息。

本文我们以2MW-100机组(虚构机型)为例,切入切出风速分别取3m/s与25m/s,全风速段整机Cp取0.46(由于部件效率和自耗电因素,整机Cp不可能在全风速段保持0.46),空气密度取标况空气密度,折减系数取90%(该数值可调,本文为计算理论上限,故取较高数值)。

对于整机Cp不可能在全风速段保持0.46的原因本文不再解释,详细解释可参见《功率曲线打假技术简介》与《想算动态功率曲线?Excel就够了》。

计算过程
1、计算理想功率曲线。

根据风电机组能量转化的理论公式,并将Cp取上限,可以得到该机组在特定条件下的理想功率曲线,即满发之前一直保持Cp最优为0.46,后续将该机组称为2MW-100理想机组。

对于本式来说,则是将Cpη取为0.46
其中,C5格公式为=MIN(2000,1.225*B5^3*PI()*100^2/8000*0.46)
2、计算各风速段等效小时数。

根据风速分布分别计算不同风速段对应的等效小时数,其中:
D5格公式为
=(WEIBULL(AVERAGE(B5:B6),$D$3,$D$2/EXP(GAMMALN(1+1/$D$3)),1)-WEIBULL(AVERAGE(B4 :B5),$D$3,$D$2/EXP(GAMMALN(1+1/$D$3)),1))*C5*90%*8760/2000
3、对全风速段等效小时数求和。

可得到2MW-100理想机组在标准空气密度下,平均风速为7m/s,且风速分布为标准瑞利分布时的等效小时数为3460h。

绘制理论上限图
考虑不同的平均风速,以及不同的威布尔分布的形状参数k值,可以得到2MW-100理想机组在不同条件下的等效小时数上限。

2MW-100机组在不同风速分布下的等效小时数上限
(横坐标为年平均风速m/s,纵坐标为等效小时数h)
可以看出在风速分布符合瑞利分布时,等效小时数上限在年平均风速10m/s时达到最高约5000h;而在年平均风速为7m/s时,无论风速分布如何变化,等效小时数上限不会超过3500h。

项目核准前需要取得的相关支持性文件如下。

(1)省国土资源厅关于凤电场工程项目用地的预审意见。

(2)省电力公司出具的同意井网的复函。

(3)省环保厅出具的同意建设的审批意见。

(4)省水利厅出具的同意建设的审批意见。

(5)省地震安全评定委员会出具的建设场地地振动参数复核报告评审意见。

(6)市国土资源局出具的工程项目用地压覆矿产资源证明。

(7)市规划局关于风电场工程选址的审核意见。

(8)县人民武装部出具的项目所占区域无军事设施的证明。

(9)县文化体育局出具的项目所占区域无文物的证明。

(10)银行出具的同意给项目贷款的函。