风电设备选型的技术分析

五、风电设备选型的技术分析

中国幅员辽阔，南北风能资源差别较大，按目前引进的欧美风机技术及其标准制造的风电设备，其还需要有一个对本土化风能资源适应性研究的过程。按照现行变桨距风力发电机的最大功率捕获原理，风力发电机从切入风速到额定风速这一过程中，通过变桨技术可以实现风力发电机工况下的最优化，从实际风速分布统计情况来看，风力发电机运行得最多的时段也基本上是集中在这一工况下，且这一工况下的出力为最多。随着风速v的增加，通过控制叶片变桨，即改变叶片的迎风攻角，可以使风力发电机在各个风速最大时出力最大化。而在实际工作中，一般将测得的逐时风速按风频数来统计，一个典型的风力发电场的风速分布为一个威布尔分布。

威布尔分布所控制分布宽度的形状参数k值和控制平均风速分布的尺度参数c值是实际工作中主要关注的两个参数。一般来说，在弄清风力发电场址区的风速分布情况后，会根据平均风速值、湍流计算值和极大风速推算值等以及风力发电机组分级的相关规定，来确定风力发电机组及主要部件的选型。从安全的角度来说，这种做法是值得肯定的，但随着风电设备装机规模的不断扩大，越来越多的专业人士对风力发电机出力这一指标给予了高度关注。而决定某台风力发电机出力的指标就是其对风能的捕获能力和利用效率，所关注的这些参数与风能资源紧密相关。事实上，进入额定风速区后，同功率机型之间的出力差别不大，而风力发电机大部分时间都是在额定风速以下区间运行，不同风力发电机的出力差别则主要集中在额定风速以下的区间，因此对额定风速的确定直接关系某台风力发电机的出力指标。

在一个风力发电场区的风能资源参数已定的情况下，为了达到最优出力，风电设备选型的一个重要技术指标就是确定其额定风速。通过不同风场、多台风力发电机的出力对比研究发现，额定风速取值为c和k值的乘积，即额定风速等于ck是一个最简单而有效的计算公式。陆上风力发电场风电设备应选取额定风速为12～13m/s，而海上风力发电场区风力发电机应选取额定风速为15～16m/s。基于对这一点的理解，风力发电机安装在海上时可以越来越大型化，因为其要求的额定风速相对比较高，而安装在陆上的风力发电机却不能一味求大，单机功率过大的风力发电机即使采用了很多先进技术，如加大其低风速的捕风性能，但由于其额定风速较高，因而牺牲了整机性能，将得不偿失。