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【討論】我來“簡單粗暴”地預告一下

2016-03-01 來源:中國風能協會 瀏覽數:548


  其實,葉片選用之后,對Cp有很大的影響還有能量傳動鏈的效率,《打假一文也有闡述。我們僅僅想額外闡述一點,其實傳動鏈選用不同品牌的部件,以及部件和整機系統如何配合,在熱機冷機等不同工況下,如何協調控制,提高效率,也會對Cp有重要影響。國內在價格競爭背景下,出現了一些機組采用較差零部件,不但影響了機組的效率,特別是機械和電氣傳動鏈部件效率發生變化后,原有控制參數會導致風輪工作點變化,不能獲得最大風輪效率。并且,還出現大部件可靠性問題,對所購買技術圖紙未做基礎價值研究,一味僅僅只是增大葉輪直徑,機組效率不會提高,而可靠性又無法保證,最終給業主帶來巨大投資損失。
  最關鍵的一點,其實上文已經有提及,那就是機組的整機控制系統。傳統控制系統往往是反饋系統。在葉輪直徑較小時,風輪轉動慣量影響較小情況下,又采用平坦Cp-λ葉片,基本可以維持相對較大Cp,整機系統Cp尋優問題不大。當前,風輪直徑已經越過110m大關,120m甚至更大葉輪直徑機組已經推向市場,加上未來可供開發的平坦地形風電場越來越少,風況環境復雜多變。有些新的翼型設計,甚至開始采用三維整體設計和最優氣彈設計,葉片效率更高,Cp和λ的關系圖越來越尖,越來越高,對于控制系統的要求也越來越高,換句話說,實際上試圖在實際運行的動態功率曲線上獲取理論CpMax的難度會越來越大。如何讓控制系統變成風速的估計器,可以感知風,進行更好的前饋控制,維持最優Cp,這里的區別和影響實在是太大了。所以我們這里實在不敢茍同《打假》一文行文結束的如下結論:“所以大多數機組的發電功率只與其掃風面積和整機Cp有關,也就是說只要是同樣風輪直徑的機組,功率曲線應該基本重合”,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,通過簡單粗暴就得出看起來簡單明了的結論,這是對行業的不負責任,也是違反科學精神的。
  再者,偏航對風系統的性能也會影響效率,理論上風力發電機的風能捕獲功率與風向夾角的公式如下,功率與對風夾角余弦的三次方成正比關系。
  式中P為功率,ρ為空氣密度,S為掃風面積,Cp為風能捕獲效率,v為風速,β為對風夾角。
  根據數據分析及多篇文獻調研,功率與風向夾角余弦的平方成正比關系。
  所以,可以看出偏航控制系統的目標就是減少機艙與風向的偏差β,使得機艙與風向的夾角平均值趨向于零。對風性能好的風機風能利用率高,并且風機的不平衡載荷小,可靠性更好。由于機艙風向標的測定的是機艙風向,和實際葉輪前風向有一定偏差,加上多變的風向,如何從中尋找規律優化偏航控制是風電控制中面臨的一大難題,據我們了解所知,國內一流廠家,通過采用包括基于預測控制、湍流控制、集群控制的思路已經可以實現最優偏航,提升效率。
  綜上所述,《打假》一文對當前業內功率曲線浮夸現象較為嚴重的現象試圖進行簡單易行的科普努力,為糾正風電行業上述問題從教科書的公式理解出發,試圖作出一些嘗試。但是,從文章的分析邏輯來看,顯然對風電機組的動態功率曲線的形成原理,控制系統如何作用并進而影響和實現風輪氣動效率的捕獲等方面理解甚少,也沒有注意到國外先進技術的進展,甚至有意無意以“神機”一筆帶過顯然與其所下結論有出入的重要事實。尤其行文結束,對葉輪直徑影響的過分強調,容易誤入歧途。我們看來,即使葉輪直徑相同,或者說單位千瓦掃風面積相同,各風電機組由于葉輪形式、控制技術、傳動鏈品牌效率、偏航精確性及自耗電和一些創新技術的應用等等上述因素的差異,功率曲線會有極大的不同,這和《打假》一文的結論是最大的不同。

 

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風電行業 風機
閱讀上文 >> 哥早就說好的風電場是設計出來的!現在你信了吧!
閱讀下文 >> 埃及政府為西門子20億歐元風電項目談判融資

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