中电展览网 > 首页 > 新能源及发电设备 > 产品选型 > 正文

风电机组选型的技术经济比选

来源:风电材料设备网   时间:2014-08-05 15:46  阅读:0

   1 引言

  风电机组选择是诸种因素、多指标综合优化的结果,首先需要对项目风资源进行详尽的论证,在比较机组发电能力等技术因素的基础上,综合考虑机组安全可靠性、设备价格及后期运营维护成本等。风力发电工程设计过程中,在各机型上网电量基础上进行经济效益比选,最终选取最优机型。

  2 单机类型与容量的选择

  风电机组单机容量范围的确定,一般可根据风电机组的制造水平、技术成熟程度和价格,并结合风电场的气象条件、风况特征、安全等级的要求,考虑现场交通运输条件、地质构造状况及吊装施工条件等因素进行,拟定若干不同的单机容量方案。

  2.1 风电机组类型

  风电机组按风轮桨叶分类可分为定桨距型和变桨距型。定桨距型风电机组的叶片安装好以后不能变桨,高风速时,靠叶片的失速来调节功率的输出,额定风速较高。其主要优点有:机械结构简单,易于制造;控制原理简单,易于运行;故障率较低。主要缺点有:额定风速较高,风轮转换效率较低;转速恒定,机电转换效率较低;叶片重量大,制造较难,不宜制造大型机组。变桨距型风电机组各叶片可以根据风速大小变距转动,使风对叶片的攻角始终保持最佳角度,提高了风轮转换效率。其主要的优点有:提高风能转换效率;叶片相对简单,重量轻,有利于制造大型机组。缺点是变桨机构较复杂,控制系统也较复杂;出现故障的可能性增加。

  按风轮转速可分为定速和变速两大类。定速型风电机组风轮保持一定转速运行,与恒速发电机对比,风能转换率较低;变速型机组可分为双速型与连续变速型,双速型设定两个转速运行,改善风能转换率;连续变速型在一段转速范围内连续可调,可捕捉最大风能功率,提高风能转换率。

  2.2 单机容量范围

  根据已发布的《中国风电发展报告2010》,2005 年我国风电场新安装的兆瓦级风电机组( 1MW)仅占当年新增装机容量的21.5%。随着国内企业兆瓦级风电机组产量的增加,2007 年兆瓦级风电机组的装机容量占到当年新增市场的51%,2008 年占到72.8%,2009 年占到86.8%。兆瓦级风电机组目前已经成为我国风电市场的主流产品。

  受国际风电发展大型化趋势的驱使,我国大型风电企业也开始进入风电装备大型化的竞争,2009 年我国在多兆瓦级( 2MW)风电机组研制方面取得新的成果。目前主流的风电机组容量多为1.5MW 及2MW。这类风电机组技术成熟,对自然环境和风场风能资源适应范围广,整机市场占有量大,产品工艺成熟,零部件供应充足,国产化程度逐步提高,风电机组维护成本逐渐降低。

  3 风电场风电机组安全等级

  风电机组首先需安全可靠地运行,其次才是追求效益最大化。机组选型的第一步,应详细分析项目现场风能资源状况,根据以下参数确定机组的安全等级:湍流强度I15、风切变指数——用于校核机组的疲劳载荷;50 年一遇10min平均最大风速——用于校核机组的极限载荷,是安全风速。

  3.1 湍流强度

  湍流强度是风速的标准偏差和平均风速的比率。对风电机组性能有不利的影响,主要是减少输出功率,还有可能引起极端荷载,最终破坏风电机组。根据《风电场风能资源评估方法》(GB/T18710-2002)中湍流强度的划分,IT在0.1 或以下表示湍流强相对较小,中等湍流强度区IT 为0.10 ~ 0.25,更高的表示湍流强度过大,对风电机组性能有一定影响。一般计算拟安装高度风速在15m/s 时的湍流强度。

  风的湍流强度I是确定风电机组等级的必需参数。按照国标《风力发电机组安全要求》(GB18451.1-2001)计算

  风电场预装风电机组轮毂高度处湍流强度值。10min 湍流强

  度I的计算公式:I=σ/V ( 1)式中:σ—10min 风速标准偏差,m/s ;V—10min 平均风速,m/s。

  风速标准偏差是以10min 计算的, 其计算公式:

  

风电机组选型的技术经济比选

 

  式中:υi—10min 内每一秒钟的采样风速,m/s ;V—10min 的平均风速,m/s。

  根据实测风速资料统计测风塔各高度处湍流强度I15。3.2 50年一遇10min平均最大风速

  风场50 年一遇10min 平均最大风速计算可按以下几步

  进行:

  1)统计气象站近30 年10min 平均最大风速,依据《全

  国风能资源评价技术规定》的极值Ⅰ型概率分布估算方法:

  

风电机组选型的技术经济比选

 

  其中u 为极值Ⅰ型概率分布位置参数即分布的众值,α 为分布的尺度参数。

  

风电机组选型的技术经济比选

 

  

风电机组选型的技术经济比选

 

  式中,Vi 为最大10min 平均风速样本序列(n = 30)。C1 和C2 是用修正的矩法估算的参数;由《全国风能资源评价技术规定》中附表查得C1 与C2 的取值。

  2)计算出气象站50 年一遇10m 高度10min 平均最大风速。

  3)通过点绘气象站与测风塔10m 高风速相关关系,将气象站10m 高度换算到测风塔10m 高,得到测风塔10m 高10min 平均最大风速。

  4)利用测风塔10m 高风速与所需轮毂高的风切变指数,推算到轮毂高度50 年一遇10min 平均最大风速。

  5) 结合湍流强度特征值I15 与轮毂高度50 年一遇10min 平均最大风速,根据2005 年IEC61400-1 规范及《风力发电机组规范》,最终确定风电场风电机组安全等级。风力发电机组的安全等级及相应的风速和风湍流参数应符合表1 的规定。

  

风电机组选型的技术经济比选

 

  表1 各等级风电机组的基本参数

编辑:于得水
免责声明:中电展览网信息来源于互联网、期刊杂志或由作者提供,其内容并不代表本网观点,仅供参考。如有侵犯您的版权或其他有损您利益的行为,我们会立即进行改正并删除相关内容。
本文地址:http://www.365zhanlan.com/xny/2014/08/1407224879515583.html

专题报道

核电最经济高效的清洁能源,你的春天

核电最经济高效的清洁能源,你的春天在哪里?自1951年12月美国实验增殖堆1号(EBR-1)首次利用核能发电以来,世界核电至今已有60多年的发展历史...

推介产品

产品推广电话:010-63796770

热门视频

新能源论坛

我来提问

新能源问答

在线客服

新能源宝典