最近風電微信圈大家討論比較多的可能是《功率曲線打假技術簡介》一文(以下簡稱《打假》文)。一來，可能是因為風電行業深受功率曲線造假的傷害，很多風機投標功率曲線浮夸中標，實際運行發電量不達標，測試功率曲線又難操作，成本大，業界同仁都希望得到類似《打假》一文這樣簡明快的方法;二來，功率曲線的獲得需要整機系統設計和仿真，涉及較為復雜的控制動態過程,沒有對控制系統和空氣動力學原理以及它們之間的關聯性有深刻理解,恐怕較難說清楚來龍去脈，《打假》一文顯然最后只能從非常粗淺的教科書的理解出發,得出了大多數機組的發電功率曲線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這樣簡單粗暴的結論，更為簡單粗暴的是，作者甚至都拋開了教科書公式，直接給出了所有機組的最大Cp只能是在0.495以內，并且還要用效率系數來進行折減，進而得出了所有的機組的功率曲線都應該在0.46以下的結論，喜歡邏輯推導的讀者甚至不難發現，盡管該文試圖貫穿那個簡單的教科書公式，但是這個結論也是橫空出世，不過作者顯然也注意到了，公開可以查證國際主流機型的功率曲線的Cp卻有很多都遠遠超出了他的理解范圍，而被作者冠以“神機”而一筆帶過，不想也不去理解和深究。
那么是不是真的對一個功率曲線的理解可以這樣簡單粗暴，找到一個簡單區分“李逵”和“李鬼”的辦法呢?
我們首先從葉輪說起，不同葉輪的Cp不能一概而論。不同的葉片翼型、柔性、整體設計、失速特性完全不一樣，在不同湍流下的最優槳距角，源頭上就會影響葉輪的Cp，所以Cp是一個葉片設計時就決定的靜態效率參數，但是在理解Cp這個參數的同時，我們一定要理解這樣一個葉片的靜態設計參數Cp達到的前提假設是葉尖速比(葉片葉尖速與此時流過葉輪的風速之比)恒定達到設定假設的前提下，風輪葉片才可以獲得的Cp，而實際情況是，葉輪的葉尖速和風速的比即葉尖速比是和風速的變化密切相關的，我們在無法預知風速下一刻變化的情況下，要想保證我們的葉輪葉尖速和風速的比值是一個預先設定的常數，這時，對風機的控制系統性能的重要性恐怕遠遠高于葉片本身的設計的理論Cp，當然這些，風能手冊教科書里的公式是不會告訴你的。
所以不能簡單的看一個Cp的值，如果大家真的關心Cp，一定要看的是一個Cp和葉尖速比的關系曲線，因為離開如何維持預先設定的最優葉尖速比來談Cp是毫無意義的，而實際在運行的風機是不可能靜態的工作在預先設定的最優葉尖速比工作點上的，所以我們一定要動態來看這個葉尖速比和葉片效率系數Cp的關系曲線。
過去常見的葉片，其Cp和葉尖速比的圖在一個寬的風速范圍內比較平(圖1曲線1)，但是不高，這樣的葉片對機組的控制u系統要求不高，即使控制系統無法動態自適應快速響應追蹤最佳Cp，風速變化引起葉尖速比λ左右波動變化后，造成的Cp波動也不大，平均Cp不會受到很大影響。即使機組控制系統性能不佳，效率損失也不會太大。但是，獲得上述好處的同時也犧牲了一定的效率，因為隨著葉片技術的發展，新型葉片研發技術及整體設計，使Cp和葉尖速比λ關系圖可以更尖更高(圖1曲線2)。這類葉片和過去葉片相比，明顯可以獲得更高的CpMax。但是最佳Cp受葉尖速比λ影響更敏感，僅僅在很狹窄的范圍內維持較大值。由于CpMax變高變尖，對控制系統有兩個很高要求：一個是控制系統要讓風輪工作在最佳葉尖速比上，第二是控制系統要提供更快的跟蹤性能。
圖1中2所示這類葉片要求機組具有更迅速跟蹤葉尖速比λ變化的控制系統，國內很多廠家由于主控系統采用圖紙轉讓方式獲得，無法在其新機型上完全消化過去技術，其Cp值往往沒有大的變化，甚至隨著葉輪直徑增大有所降低。而反觀國外幾家一流風機廠家，細心的讀者即使去比較同一廠家不同機組功率曲線的演進過程，也會發現隨著葉片技術和主機控制技術的進步，其葉輪直徑增大以后，Cp值不但沒有降低，反而有所升高，說明這些廠家在整機的葉片技術和控制技術，甚至傳動效率上都有重大突破，沒有受制于葉輪直徑的增大，整機效率不降反升。而且確實有比較多的國外機型Cp值突破了《打假》一文范圍，類似于該文提到的“神機”一類，詳見表1。
表1.國際廠家功率曲線演進
(數據來源EMD公司數據庫)
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。
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