风力发电机输出功率曲线图
风电机组风速-功率特性曲线建模研究综述
风电机组风速-功率特性曲线建模研究综述杨茂;杨琼琼【摘要】风速-功率特性曲线是风力发电机组设计的基础,也是考核机组性能、评估机组发电能力的一项重要指标.介绍风速-功率特性曲线的定义、概念和基本特点,分别从参数方法、非参数方法、离散方法、随机方法4个方面详细阐述风速-功率特性曲线建模的实现方法.分析建模精度的评价方法,提出目前风速-功率特性曲线建模遇到的问题以及需要进行深入研究的发展方向.%The wind speed-power characteristic curve is the basis for the design of wind turbine,and it is also an important indicator for assessing the unit performance and generation ability.The definition,concept and basic features of wind speed-power characteristic curve are introduced,and the modeling methods for the curve are elaborated from four aspects,i.e.parametermethod,nonparametric method,discrete method,and random method.The evaluation method for modeling accuracy is analyzed and also the problems currently faced during modeling and the development directions needed to be deeply researched are proposed.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2018(038)002【总页数】10页(P34-43)【关键词】风速-功率特性曲线;参数方法;非参数方法;离散方法;随机方法;建模【作者】杨茂;杨琼琼【作者单位】东北电力大学电气工程学院,吉林吉林132012;东北电力大学电气工程学院,吉林吉林132012【正文语种】中文【中图分类】TM6140 引言随着世界经济迅速发展，相应的能源需求也随之增长，传统的化石能源面临着能源枯竭的威胁。
风力发电机组功率曲线的修正
文章编号:10072290X(2003)0120017203风力发电机组功率曲线的修正蔡纯,张秋生(汕头华能南澳风力发电有限公司,广东汕头515041)摘 要:风力发电机组功率曲线是考核机组性能的一项重要指标,但在实际操作过程中,由于现场自然风风速、风向变化的不确定性,给准确测取风力发电机组功率曲线带来困难。
因此,借助空气动力学理论,提出一种简便求取风力发电机功率曲线的方法:利用机组计算机自身绘制的功率曲线,通过理论计算,对功率曲线进行风速和空气密度的修正,以提高功率曲线的精确度和可比性。
关键词:风力发电机组;性能;功率曲线;风速;空气密度中图分类号:TM614 文献标识码:BCorrection to pow er curves of wind2driven generator setsCA I Chun,Z HA N G Qiu2s he ng(Hua ne ng Na nπao Wind Power Ge neration Co.,L t d.,Sha nt ou,Gua ngdong515041,China)Abstract:The p ower curve of a wind2drive n ge nerat or set is a n imp orta nt index reflecting t he perf or ma nce of t he set.The accurate measure me nt of t he curve,however,is aff ected by t he ever2cha nging wind velocity a nd direction.Theref ore,a conve nie nt met hod is p rese nted based on aerodyna mic t heory,w hich conducts t heoretical calculation on t he comp uter plotted p ower curve of t he set a nd ma kes correction f or wind velocity a nd air de nsity,so as t o imp rove t he accuracy a nd comp arabil2 ity of t he curve.K ey w ords:wind2drive n ge nerat or set;perf or ma nce;p ower curve;wind velocity;air de nsity 当前全国风力发电事业蓬勃发展[1],众多实力雄厚的大公司正在投资或准备投资建设大型风力发电场。
风电场风速分布及风速功率曲线分析
布，并进行对比，结果表明 Weibull 分布更能准 确拟合此风电场风速分布实际情况。 本文利用国内某风电场实测风电机输出功率 与风速数据，通过对风电机输出功率与风速关系 的拟合，验证了幂函数可以近似表示风速在切入 风速到额定风速之间时风速与功率的关系。最后 利用拟合出的风速功率曲线计算实际风速对应的 功率值并与实测风速功率数据进行对比，结果表 明可以由风速功率拟合结果结合风速预测值给出 风电场未来出力情况，可以为风电场及电网调度 人员提供有效信息。
实际应用中的风轮机和发电机的输出特性不 完全等同于上述公式。这是因为风速较低时受风 轮机的设计限制，而风速较高时又受到发电机的 设计限制。大部分风力机在一段风速范围内的输 出功率是不变的。 用数学公式表示就是： 0 ≤ v ≤ vi 0 vi ≤ v ≤ vr f P (v ) P (v ) = (8) vr ≤ v ≤ vc Pr 0 v > vc 式中： P (v ) 为风力机出力；Pr 为风力机额定输出功 率； vi 为风轮机启动风速，也称切入风速； vr 为 风轮机额定功率风速，也称额定风速； vc 为风轮 机停机风速， 也称截止风速； f P (v ) 为风速在 vi 到 vr 之间时，风力机输出功率与风速关系，简称输 出特性。 有几种常用的函数可以近似表示风速在切入 风速到额定风速之间时风力机的输出特性，例如 线性函数，二次函数和三次函数。 2.2 风电机输出特性的拟合 设 实测的风力机的输出功率与风速 序列 为 (( P ( P2 , V2 )、 …、 ( Pn , Vn )) 服从幂函数： 1 ,V1 )、 (9) 其中 f P (v ) 为风速在切入风速到额度风速之 间时风力机的输出功率； v 为风速(m/s)。
1 风电场风速概率分布
利用blade风力发电机组功率曲线计算方法
利用blade风力发电机组功率曲线计算方法以及流程目录1、概述 (1)2. 特性取得定方法 (1)2.1 空气动力参数确定 (1)2.2 整机摩擦系数 (2)2.3 齿轮箱效率曲线 (2)2.4 发电机效率曲线 (3)2.5 变流器效率曲线 (3)3. 生成功率曲线 (3)3.1 仿真计算风机功率曲线 (4)3.1.1 风机叶片数据包 (4)3.1.2 风机未并网用电量 (4)3.1.3 风机工作点损耗 (4)3.1.4 确定最佳控制系数Kopt (4)3.2 计算功率曲线 (7)3.3 现场测试 (9)4. 功率曲线数据提供管理 (9)1、概述风机风功率曲线由风机的特性决定。
主要有下列特性确定：●风机叶片空气动力特性●整机机械摩擦●齿轮箱效率●发电机效率●变流器效率等在没有对风机进行风功率测试及认证的情况下，需要通过仿真的方法对风机分功率曲线进行仿真计算，得出风机的功率曲线，以便提供客户风机功率曲线。
2. 特性取得定方法通过仿真确定风机的功率特性主要采取仿真与工厂测量相结合的方法。
对于在制造工厂及现场可以测量的特性数据，可以在制造工厂或在现场实地测量来确定，2.1 空气动力参数确定空气动力参数由叶片生产厂家提供叶片空气动力参数数据包确定。
对于参数的确定要求与厂家有书面和电子文档的方法进行。
叶片生产厂家需要提供书面的空气动力参数，主要包括：●叶片数据的功率值；●对应的Cp值；●转速值；●推力系数；提供的电子数据位Bladed 仿真软件可利用的数据文件。
主要内容包括：●叶片型号●数据包主版本号●数据包分版本号●数据包生成日期●数据包制作人及审批人2.2 整机摩擦系数整机摩擦系数可以通过实际测量的方法来实现。
具体测量方法如下：当风机在现场运行时，将风机调整至调试方式。
对风机在一组风速下运行时的转速进行测量，再通过计算得出风机的整机在各风速情况下的摩擦系数曲线值。
1)确定风速小于5 m/s；2)设定风机为调试方式，即不并网运行；3)设定风机转速对于双馈风力发电机，设定风机转速为0.5ωn，测量风速，风轮转速及变桨角度的 3 min 平均值；4)分别测量0.6ωn，0.7ωn，0.8ωn，0.9ωn，1.0ωn及1.1ωn的风速，风轮转速及变桨角度值；5)通过数学模型计算风机的摩擦系数曲线；详细说明见附件二。
影响直驱风机功率曲线的因素
影响直驱风机功率曲线的因素摘要：风力发电机是将风能转换为机械能，机械能转换为电能的电力设备。
作为一种不会产生辐射或造成空气污染的绿色能源，风力发电正在世界上形成一股热潮。
但风力发电机在工作时由于受到环境或本身结构的影响，其功率会受到影响，文章就影响直驱风力发电机功率的各方面因素进行探讨。
关键词：直驱风机；功率影响因素；功率曲线一、功率曲线的介绍功率曲线指风力发电机组输出功率和风速的对应曲线，是衡量机组风能转换能力的重要指标。
风电机组所利用的风能处于自然状态，风电机组的实际运行功率曲线，即风电机组在运行过程中通过机组控制器和后台软件所形成的功率曲线。
由于受到温度、气压、叶片污染及机组自身特性等因素的影响，不同风电机组所处的自然环境不同。
因此，从风电场实际看，不同风电场风电机组形成的功率曲线不同；同一风电场不同风电机组之间的功率曲线有差别；同一台风电机组在不同时间所形成的功率曲线也不尽相同。
分析实际运行功率曲线的形成和影响因素，便于理解实际运行功率曲线与标准功率曲线之间的差异。
了解影响风电机组功率特性的因数，有利于把风电机组调整到较好的工作状态，以增加风电机组的出力。
标准功率曲线是在标准的工况下，根据风电机组设计参数计算给出的风速与有功功率的关系曲线。
标准功率曲线所对应的环境条件是：温度为15℃，1 个标准大气压（1013.3hPa），空气密度为1.225kg/m3。
风电机组的实际效率主要通过风电机组实际运行的功率曲线得到反映，实际功率曲线的好坏综合反映了风电机组的经济性。
风电场的实际工况与标准功率曲线给定的环境条件之间存在很大的差异，这就决定了实际运行功率曲线与标准给定功率曲线的区别。
目前，研究风电机组叶轮的空气动力问题有3 种方法：理论计算、风洞试验和风电场测试。
风洞试验主要用于基础研究和小型风电机组的性能测试，风电场测试主要用于大型风电机组的性能测试和应用研究。
要研究和得到较为准确的反映兆瓦级风电机组的实际功率性能曲线，需要理论计算与风电场测试相结合[1]。
影响风力发电机出力的因素
影响风力发电机出力的因素风力发电机在工作时由于受到环境或本身结构的影响，其功率会受到影响，目前大坝风场使用华锐3MW风机32台，现就一些影响风机出力的因素进行简单分析：一、功率曲线与上网发电量1、功率曲线反映了风力发电机组的功率特性，是衡量机组风能转换能力的指标之一，设备验收时功率曲线往往是被重点考核的对象。
下图为华锐3MW风机理论设计功率曲线下图为风机实际功率曲线从标准功率曲线与实际功率曲线对比可以看出，风机实际出力功率曲线与设计理论功率曲线趋近于相同（达到满发点有差异）。
但实际风场中还有个别风机存在功率曲线异常情况，如下图所示：下图为风机异常功率曲线：造成功率曲线异常有以下几点：一是华锐3MW远程监控系统数据记录错误或丢失。
二是我风场由于受到功率限制，大风期部分风机风机停运。
三是由于故障风机长时间停机，导致主控检测到的数据为零等。
2、因玉门地区发电量送出通道有限，导致我风场负荷受到严重限制，平常全厂出力为3万千瓦时左右（容量十万）,大风期我风场风机大部分不能满负荷发电。
二、风况及地理位置对风力发电机出力的影响风力发电的原动力是不可控的，它是否处于发电状态以及出力的大小都决定于风速的状况，风速的不稳定性和间歇性决定了风电机组的出力也具有波动性和间歇性的特点。
1、目前我风场年平均风速为6.3m/s(以2013年为例，90m高度),设计之初年平均风速为7.86m/s（70m高度，出自大坝风场可研性报告），风场年平均风速有所下降。
2、目前我风场所处位置西南及南面均有山，成西高东低地理位置不理想，根据风场玫瑰图可以看出我风场主导风向为东风和西风，山对风的影响比较大。
3、因风场地理位置、环境等客观因素，风切变也是影响风机出力的不可抗力的原因之一。
风切变，又称风切或风剪，是指风矢量(风向、风速)在空中水平和(或)垂直距离上的剧烈变化。
现场风速及风向的剧烈变化，造成风机出力不稳定、偏航、变桨调整时间延长等，致使风机出力受影响。
风能发电风机动力学
对称翼型的升力与失速
对称翼型的升力与阻力等气动特性与有弯度翼型类似，但对称翼型在
攻角为零时升力为零，因为此时翼型上面与下面气流速度相同。下面 是对称翼型的升力系数与阻力系数随攻角的变化曲线参考图，图中绿 色的是升力曲线、棕色的是阻力曲线。在升力型垂直轴风力机中较多 使用对称翼型。 对称翼型的压力中心在不失速时在1/4弦长位臵，不 随攻角变化而移动。
空气密度随气压和温度而变。随着高度的升高，空气密度将会下
降。
风功率密度是气流垂直通过单位截面积（风轮面积）的风能， 它是表征一个地方风能资源多少的指标。将上式除以相应的面积A，
当A＝l时，便得到风功率密度公式，也称风能密度公式，即
由于风速是一个随机性很大的量，必须通过一定时间长度的观 测来了解它的平均状况。因此，在一段时间长度内的平均风能密度， 可以将上式对时间积分后平均，即
下图是一个性能较好的低阻翼型，是带弯度翼型，在水平轴风力机中
应用较多。
带弯度的低阻翼型
带弯度翼型的升力与失速
翼型什么时候开始失速，下面是这种翼型的升力系数与阻力系数随攻角的变
化曲线参考图，图中绿色的是升力曲线、棕色的是阻力曲线。在曲线中可看 出，攻角α在11度以下时升力随α增大而增大，当攻角α大于11度时进入失 速状态，升力骤然下降，阻力大幅上升，在α等于45度时升力与阻力基本相 等。翼型开始失速的攻角α的值称为失速角。
有弯度翼型升力阻力曲线
大多数有弯度的薄翼型与该曲线所示特性相近。在曲线图中看出翼型
在攻角为0时依然有升力，这是因为即使攻角为0，翼型上方气流速度 仍比下方快，故有升力，当攻角为一负值时，升力才为0，此时的攻 角称为零升攻角或绝对零攻角。 翼型在失速前阻力是很小的，在近似计算中可忽略不计。 当攻角为0时，有弯度的翼型的压力中心在翼型的中部，随（1）前缘、后缘 （2）弦线、弦长
风机功率曲线和功率保证值计算研究
风机功率曲线和功率保证值计算研究摘要：本文介绍了一种利用风机实际运行数据，依据“IEC61400-12：功率特性测试”，计算风机功率曲线和功率保证值的方法。
本文采用了我国内蒙地区的实际风速、风况以及风机运行数据，采用bin方法对这些数据进行处理，整理出一套适合我国风电运营单位应用的风机功率曲线和功率保证值的考核方法。
关键词：风力发电机组特性；功率曲线；功率保证值；风场考核0 引言以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式——“低碳经济”，已经成为世界经济未来发展的必然选择。
发展低碳经济越来越成为世界各国的共识，倡导低碳消费也越来越成为人类社会新的生活方式。
新能源产业，作为新生的国民经济支柱产业。
尤其是在风力发电行业，近年来，我国政府颁布了一系列的优惠政策，推动风电企业发展。
目前，随着风机制造技术的进步，风力发电机的质量有了长足进步，大部分风机厂家的风机都经过国内外权威机构的认证，其样机的功率曲线和性能都经过授权机构的测量。
但是，因为进行样机测试功率曲线的气象条件、地形条件、风资源状况与各个风场风机实际运行的条件有所的不同，所以风场风机实际运行的发电量比预期的发电量低。
利用风机运行数据，准确计算各风机的功率曲线和功率保证值，建立的考核制度可以用来衡量风机性能参数是否满足风场当地外的风资源特点，为风机参数调整提供有力依据，从而最终提高风场发电量。
通过对同一风机的功率曲线和功率保证值不同时间的分析，可以衡量风机重要部件的老化程度和风场运行维护的水平。
从而为风机的研发提供建议。
另外，通过对不同机位风机和风况的长期分析，可以为风电场前期，风机微观选址和风机安装提供建议。
1 风力发电机组功率曲线计算1.1测量前的准备在进行功率曲线测量前，应保证风机主要部件工作正常，风机叶片表面清洁，无积雪、积冰现象。
1.2 数据来源与采集方法风速：以风电场中央监控系统记录的每台风机处的风速为准。
风电场的实际平均空气密度应以风电场内测风塔的气压和温度的实测值计算得出。
风力发电机组 功率特性试验方法
风力发电机组功率特性试验方法1范围本部分规定了测试单台风力发电机组功率特性的方法，并适用于并网发电的所有类型和规格的风力发电机组的试验。
本部分适用于确定一台风力发电机组的绝对功率特性，也适用于确定不同结构的各种风力发电机组功率特性之间的差异。
风力发电机组的功率特性由测定的功率曲线确定，并用来估计年发电量（AEP）。
测得的功率曲线也采集的瞬时风速和功率输出值确定，此项试验应在试验场有足够长的测量时间，并建立在有效的统计数据库的基础上，该数据库应覆盖一定的风速范围和各种风况条件。
年发电量利用测得的功率曲线对应于参考风速频率分布计算获得，假设可利用率为100%。
本部分描述了一个测量方法，这种方法要求测量的功率曲线和导出的年发电量应由补充误差及其综合影响修正。
2 定义下列定义适用于本部分。
2.1 精度accuracy被测量物的测量值与真实值的接近程度。
2.2 年发电量annual energy production利用功率曲线和轮毂高不同风速频率分布估算得到的一台风力发电机组一年时间内生产的全部电能。
计算中假设可利用率为100%。
2.3 可利用率availability在某一期间内，除去风力发电机组因维修或故障未工作的时数后余下的时数与这一期间内总时数的比值，用百分比表示。
2.4 复杂地形complex terrain试验场地周围属地形显著变化的地带或有能引起气流畸变的障碍物的地带。
2.5 外推功率曲线extrapllated power curve用估计方法对测出的功率曲线从测量的最大风速延伸到切出风速。
2.6 气流畸变flow distortion由障碍物、地形变化或其他风力机引起的气流改变，其结果是相对自由来流产生了偏离，造成一定程度的风速测量误差。
2.7 轮毂高度（风轮）hub height(wind turbine)从地面到风轮扫掠面中心的高度。
2.8 测量功率曲线measured power curve用图形和表格表示的按正确方法测试、修正和标准化处理的风力发电机组净电功率输出。
风力发电机标准IEC中文版
IEC61400-1第三版本2005-08风机-第一分项：设计要求1.术语和定义1.1声的基准风速acoustic reference wind speed标准状态下（指在10m高处，粗糙长度等于0.05m时），8m/s的风速。
它为计算风力发电机组视在声功率级提供统一的根据。
注：测声参考风速以m/s表示。
1.2年平均annual average数量和持续时间足够充分的一组测试数据的平均值，用来估计均值大小。
用于估计年平均的测试时间跨度应是一整年，以便消除如季节性等非稳定因素对均值的影响。
V annual average wind speed1.3年平均风速ave基于年平均定义的平均风速。
1.4年发电量annual energy production利用功率曲线和在轮毂高度处不同风速频率分布估算得到的一台风力发电机组一年时间内生产的全部电能。
假设利用率为100%。
1.5视在声功率级apparent sound power level在测声参考风速下，被测风力机风轮中心向下风向传播的大小为1pW点辐射源的A—计权声级功率级。
注：视在声功率级通常以分贝表示。
1.6自动重合闸周期auto-reclosing cycle电路发生故障后，断路器跳闸，在自动控制的作用下，断路器自动合闸，线路重新连接到电路。
这过程在约0.01秒到几秒钟内即可完成。
1.7可利用率（风机）availability在某一期间内，除去风力发电机组因维修或故障未工作的时数后余下的小时数与这一期间内总小时数的比值，用百分比表示。
1.8锁定（风机）blocking利用机械销或其它装置，而不是通常的机械制动盘，防止风轮轴或偏航机构运动，一旦锁定发生后，就不能被意外释放。
1.9制动器（风机）brake指用于转轴的减速或者停止转轴运转的装置。
注：刹车装置利用气动，机械或电动原理来控制。
1.10严重故障（风机）catastrophic failure零件或部件严重损坏，导致主要功能丧失，安全受到威胁。
风力发电机输出功率曲线图
1000w1000w 风力发电机输出功率曲线图风速 m/s3456789101112输出功率 P(w)2065130240390580825110013001380风速 m/s13141516171819202122输出功率 P(w)1380135013101255118510959908757355701000w 技术参数风轮直径 (m)2.8工作电压 (V)DC48V/DC120VRotor Diameter Working Voltage AC240V叶片材料增强玻璃钢蓄电池组电压(V)/容量 (Ah)12×2=48/200Materialand numberReinfotcedfibber glass×3Battery voltage/of the blade capacity (Ah)额定功率/最大功率 (w)1000/1400调速方式偏航+电磁Rated power /maximumpower Speed regulationmethodTail turning andelectric magnet额定风速 (m/s)10停车方式手动Rated rotate speed Step method Brake by handdrag额定转速 (r/min)450发电机型式三相交流永磁Ratde rotate speed Generator styleThree phase,permanentmagnet启动风速 (m/s)3AA支架高度m/质量 kg6/85Startup wind speedAA Tower height/weight (m/kg)工作风速 (m/s)2008-03-25质量(不含塔杆)(kg)85Working wind speed Sruvived windspeed安全风速 (m/s)40AAA支架高度(m)/质量 (kg)6/280Sruvived wind speed AAA Tower eight/weight (m/kg)1500w1500w 风力发电机输出功率曲线图风速 m/s3456789101112输出功率 P(w)30801703205408101150157018501990风速 m/s13141516171819202122输出功率 P(w)20101965190018201725163515401420128511451500w 技术参数风轮直径 (m)3.2工作电压 (V)DC48V/DC240VRotor Diameter Working Voltage AC240V叶片材料增强玻璃钢蓄电池组电压容量(V)/ (Ah)Materialand numberReinfotcedBattery voltage/12×2=48/200 fibber glass×3of the blade capacity (Ah)额定功率/最大功率 (w)1500/2000调速方式偏航+电磁Rated power /maximum Speed regulation Tail turning andpower额定风速 (m/s)10method停车方式electric magnet手动Rated rotate speed Step methodBrake by hand额定转速 (r/min)400发电机型式drag三相交流永磁Ratde rotate speed Generator styleThree phase,permanent启动风速 (m/s)3AA支架高度m/质magnet7/100Startup wind speed量 kgAA Tower height/weight工作风速 (m/s)2008-03-25(m/kg)质量(不含塔杆)120Working wind speed(kg) Sruvived wind安全风速 (m/s)50speedAAA支架高度7/350Sruvived wind speed (m)/质量 (kg) AAA Tower eight/weight(m/kg)5kw6250605057005315487044304000(m/s)额定风速停车方式手动5kw 风力发电机输出功率曲线图风速 m/s 3456789101112输出功率 P(w)70200450850145021303030412054006150风速 m/s 13141516171819202122输出功率 P(w)6405650064155kw 技术参数5风轮直径 (m)工作电压 (V)DC120V/DC240VRotor Diameter 叶片材料增强玻璃钢Working Voltage 蓄电池组电压 AC240120V/200Ah Materialand numberReinfotced (V)/容量 (Ah)Battery voltage/240V/100Ahfibber glass×3of the blade 5000/6500capacity (Ah)额定功率/最大功率 (w)Rated power /maximum调速方式Speed regulation偏航+电磁Tail turning and powermethodelectric magnetRated rotate speed11Step methodBrake by hand 300drag额定转速 (r/min) Ratde rotate speed发电机型式Generator style三相交流永磁Threephase,permanent启动风速 (m/s)3AA支架高度m/质magnet8/150Startup wind speed量 kgAA Tower height/weight工作风速 (m/s)2008-04-30(m/kg)质量(不含塔杆)350Working wind speed(kg) Sruvived wind安全风速 (m/s)50speedAAA支架高度8/450Sruvived wind speed (m)/质量 (kg) AAA Tower eight/weight(m/kg)10kwmagnet 11043103759735900081957390650010kw 风力发电机输出功率曲线图风速 m/s 456789101112输出功率 P(w)300840145024903930560078751020011800风速 m/s 13141516171819202122输出功率 P(w)12050119501160010kw 技术参数7风轮直径 (m)工作电压 (V)DC120V/240V Rotor Diameter Working Voltage 蓄电池组电压 AC400V 叶片材料增强玻璃钢Reinfotced (V)/容量 (Ah)120V/300Ah Materialand numberfibber glass×3Battery voltage/240V/150Ahof the blade 10k/12k capacity (Ah)额定功率/最大功率 (w)Rated power /maximum调速方式Speed regulation偏航+电磁Tail turning and power 11method electric magnet 额定风速 (m/s)Rated rotate speed 停车方式Step method 手动+液压制动Brake by hand drag+hydraulic 220pressure 额定转速 (r/min)Ratde rotate speed发电机型式Generator style三相交流永磁Threephase,permanent3AA支架高度m/质10/800启动风速 (m/s) Startup wind speed量 kgAA Towerheight/weight2008-04-30(m/kg)质量(不含塔杆)665工作风速 (m/s)(kg)Sruvived windWorking wind speed50speedAAA支架高度10/1300安全风速 (m/s) Sruvived wind speed (m)/质量 (kg) AAA Tower eight/weight(m/kg)20kw22.622.2221.662120.1219.3518.4517.5Startup wind speedheight/weight(m/kg)20kw 风力发电机输出功率曲线图风速 m/s 45678910111213输出功率 P(kw)0.41.512.91 5.087.8812.2216.7120.7922.422.9风速 m/s 1415161718192021222324输出功率 P(kw)23.0522.9822.9120kw 技术参数风轮直径 (m)工作电压 (V)DC540V Rotor Diameter 10Working Voltage 蓄电池组电压 AC400V500/200(并网不配电池)叶片材料增强玻璃钢Reinfotced (V)/容量 (Ah)Materialand numberfibber glass×3Battery voltage/of the blade 20k/23k capacity (Ah)额定功率/最大功率 (w)调速方式偏航+电磁Rated power /maximumpower 11Speed regulationmethodTail turning and electric magnet 额定风速 (m/s)Rated rotate speed 停车方式Step method 手动+液压制动Brake by hand drag+hydraulic 180pressure 额定转速 (r/min)发电机型式三相交流永磁ThreeRatde rotate speed 3Generator style phase,permanentmagnet15/1200启动风速 (m/s)AA 支架高度m/质量 kg AA Tower风速 m/s495.76.68910111232008-04-30980工作风速 (m/s)质量(不含塔杆)(kg)Working wind speed 50Sruvived windspeed 15/2800安全风速 (m/s)AAA 支架高度 (m)/质量 (kg)AAA Tower Sruvived wind speedeight/weight (m/kg)风光互补路灯300w 风力发电机输出功率曲线图Sruvived wind speed30377356329297263222Generator stylephase,permanenteight/weight 安全风速 (m/s)171输出功率 P(kw)204596140190276337387435443风速 m/s 1314.515.416171819202122输出功率 P(kw)435414393300w 技术参数风轮直径 (m)工作电压 (V)DC 24V Rotor Diameter 2.2Working Voltage AC220V12*2=24 / 200 or100叶片材质和数量玻璃钢*3蓄电池组电压 (V)/容量 (Ah)Materialand numberReinfotced Battery voltage/of the blade fibber glass×3capacity (Ah)额定功率/最大功率 (w)限速方式偏航+电磁制动Rated power /maximum300/4008Speed regulationTail turning and power 额定风速 (m/s)method 电机类型electric magnet 永磁三相交流ThreeRated rotate speed magnet额定转速 (r/min)Ratde rotate speed 48036/65启动风速 (m/s)AA 塔架高度m/重量 kg AA Tower Startup wind speed 2008-03-25height/weight(m/kg)6/225工作风速 (m/s)AAA 塔架高度 (m)/重量 (kg)AAA Tower Working wind speed (m/kg)。
风力发电的基本原理
1 引言风是最常见的自然现象之一，是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”，流动空气具有的动能称之为风能。
因此，风能是一种广义的太阳能。
据世界气象组织（WMO ）和中国气象局气象科学研究院分析，地球上可利用的风能资源为200亿kW ，是地球上可利用水能的20倍。
中国陆地10m 高度层可利用的风能为2.53亿kW ，海上可利用的风能是陆地上的3倍，50m 高度层可利用的风能是10m 高度层的2倍，风能资源非常丰富。
风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一。
风能的利用方式不仅有风力发电、风力提水，而且还有风力致热、风帆助航等。
因此，开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力，从而唤起了世界众多的科学家致力于风能利用方面的研究。
在本文中，将对风力发电技术的基本原理和发电机的发展方向进行论述。
1.1 温度、大气压力和空气密度通过温度计和气压计测试出实验地点的环境温度和大气压，由下式计算出空气密度。
101325)273(99.352h t +=ρ （1） 式中的ρ是空气密度，H 是当地大气压力，T 是温度（单位是摄氏度）。
从空气密度公式可以看出，空气密度的大小与大气压力、温度有关。
1.2 风能的计算公式空气运动具有动能。
风能是指风所具有的动能。
如果风力发电机叶轮的断面面积为A ，则当风速为V 的风流经叶轮时，单位时间风传递给叶轮的风能为（本论文公式中的物理量除特殊情况说明外均采用国际单位）mv p 21=2 （2） 其中：单位时间质量流量m=ρAV ρAV P 21= 3221AV V ρ= （3） 而风能发电机实际转换的有用功率是：321AV C P e m p w ρηη= （4） 式中的W P 是每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能，即风能功率，单位W ，P C 是叶轮的风能利用系数，m η是齿轮箱和传动系统的机械效率，一般为0.80—0.95，直驱式风力发电机为1.0，e η是发电机效率，一般为0.70—0.98，ρ是空气密度，A 是风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积，V 是风速。
小型风力发电机的最大输出功率
小型风力发电机的最大输出功率上海交通大学(200030) 金如麟 谭 娃 1 概述风力发电是将自然界中的风能转变成电能的装置。
这种电能的转换由于无污染、低成本、且用之不尽而受到人们的重视,成为近年来世界各国大力开发利用的一种新能源。
但风力发电受环境影响很大,大风、小风甚至无风会造成发电机输出特性有大范围的变化,而负载通常要求有恒定的电压供电。
对于电网附近的大型风力发电站,人们常采用异步发电机与电网并联运行的方式,依靠大容量的电网来调节补偿不同环境影响时风力发电机的输出。
对无电网存在的诸如海岛、沙漠、高山等场合,只能用小型的独立风力发电站供电。
该类风力发电机通常可采用永磁直流发电机或永磁交流发电机。
为保证在风力不足时,负载仍能得到所需电功率;在风力足够大时又能将供应负载所需功率以外富余的电能储存起来,通常对这种小型风力发电站采用直流供电方式,同时引入一组蓄电池调节电能的储存和供应。
在风力发电机给负载供电的同时,亦给蓄电池充电。
如采用永磁交流发电机,则必须经整流后给负载和电池供电。
通常风力发电机的输出电压变动范围很大,往往不能直接与负载匹配供电,为此,可在发电机与负载之间接入一直流电压变换器,其输入与输出电压之比可任意改变。
同样道理,在发电机与蓄电池之间,蓄电池与负载之间也应引入直流电压变换器。
图1就是一个小型的风力发电站系统示意图。
图1图2中曲线1是在一定风速下的发电机输出特性u =f (i ),直线1′为负载的负载特性,它们的交点即为系统的工作点。
显然,不同的负载阻抗Z ,负载特性斜率不同,工作点有所不同,风力发电机在工作点上的输出电功率P =u ・i 也不同。
如果我们能随意地改变负载阻抗,则可以使负载特性与输出特性的交点达到最大的输出功率P m 1。
当风力条件变化时,发电机的输出特性假设变化为曲线2,我们可以相应地调整负载阻抗,使它在输出特性为2时仍能有最大的输出功率P m 2。
在不同的环境条件,按输出最大功率的要求来进行调整,则能得到风能的最大利用。
金风48750风力发电机组功率曲线分析报告(辉腾锡勒风电场)
金风48/750风力发电机组功率曲线分析报告（辉腾锡勒风电场）版本：A0编制：刘杰批准：日期: 2011-01-6目次目次 (I)1 概述 (1)2 现场环境参数描述 (1)3 风机功率理论分析 (2)4 项目现场风机功率曲线分析 (2)5 结论 (26)附表.................................................................. 错误!未定义书签。
金风48/750风力发电机组功率曲线分析报告（辉腾锡勒风电场）1 概述由于辉腾锡勒风电场自运行以来，机组一直存在功率曲线中额定功率偏低的实际情况，本报告根据该现场81台已经采取的相关机组提高出力优化方案，对金风48/750风力发电机组在辉腾锡勒风电场功率曲线进行分析。
2 现场环境参数描述辉腾锡勒风电场位于中华人民共和国内蒙古自治区乌兰察布市，察哈尔右翼中旗德胜乡南部，卓资县哈达图苏木和白银厂汉乡的北部边缘的辉腾锡勒荒漠草原上。
海拔高度在2000～2131m之间。
风场的中心地理位置约为东经112°34′，北纬41°08′。
根据科布尔气象站1959～1995年35年观测资料统计得各气象特征值为：累年极端最低气温 -42℃累年极端最高气温 33℃多年平均气温 -2.3℃雷暴日数 40.8日/年扬沙次数 10.0次/年沙尘暴次数 5.0次/年雾凇次数 10.0次/年根据风电场基础气象站1999年实测资料分析，风电场地区年空气密度为ρ=1.015kg/m3。
根据辉腾锡勒风电场的2008年机组运行数据显示（见表1），该风电场季节性特征较明显，包含冬季的半年风速较大，包含秋季的4个月风速较小（6、7、8、9月份），平均风速只有5.6m/s。
根据可研报告中对风能频率的统计（见表2）可以看出该风场风能频率最高的风速集中在10m/s至15m/s的风速区间内。
表1 2008年机组运行数据显示逐月平均风速表2 40m高度代表年风速和风能频率分布3 风机功率理论分析空气密度的计算公式为：RTB =ρ （1）其中：B ——大气压强，Pa ；T ——气温，K ； R ——287.05。
风力发电机组功率曲线考核初探
风力发电机组功率曲线考核初探汕头华能南澳风力发电有限公司张秋生摘要：当前全国风电事业蓬勃发展，众多实力雄厚的大公司正在投资或正准备投资大型风电场。
面对国际风电市场纷乱复杂的风机产品，在引进的过程中应特别注意机组性能考核办法的谈判。
本文就风力发电机组安装现场进行性能考核的一些问题作了粗略探讨，以期抛砖引玉，在国内风电界尽快形成系统的、切实可行的考核办法。
象大多数电厂一样，发电机组效率曲线的考核是整个电厂考核验收的重点。
在考核过程中，火力发电机组较容易控制一个特定功率点所对应的工况条件，对那些有如大气压力、温度、湿度、燃料热值之类的参数也可以简便地从非标准状态折算成标准状态。
总的来说，火力发电机组的效率曲线考核较为简单明了。
同样，对风力发电机组的功率曲线的考核也应引起足够的重视，它是衡量整台机组经济技术水平的最佳尺度。
所谓功率曲线，就是一条风力发电机组输出功率随风速变化的关系曲线。
然而，要在风机安装现场较准确地考核机组的功率曲线却不是那么容易。
而对任何一个投资商来说，这恰恰是他们最为关心的一件事，也就是说，他们投资购买的设备的性能指标是否达到他们的期望值。
下面就影响风力发电机功率曲线测绘的一些因素谈几点粗浅看法：1、风力发电机自身测绘的功率曲线的偏差一般上风向的水平轴风力发电机的机舱尾部都装有风速计，风机在运行过程中，其计算机根据这个风速计测得的十分钟平均风速和相对应的十分钟平均有功功率自动绘制生成该机组的功率曲线。
众所周知，功率曲线的确切含义是表征风机风轮前远方的来风风速V1与发电机输出的有功功率的关系。
而风力机上安装的风速计测得的风速却是来风V1在风轮上做功后气流流速降低的风速。
风通过风轮后风速减弱的机理实质是来风损失了动能而风轮获得了机械能，根据能量守恒定律，来风V1通过风轮后的气流流速肯定降低。
所以用尾流绘制的功率曲线一定存在较大偏差。
要知道这个偏差值有多大，首先要弄清楚风轮前远方风速V1同风轮后远方风速V2以及气流通过风轮时的风速V´之间的关系。
影响风力发电机功率的因素分析
首 先 ，衡 量机 组 风能 转换 能 力 ，反 映 风 能发 电机 组 功率 特性 ，是 风力 发 电功 率 曲线 的原始 属性 。基 于 风力 发 电机 组 在风 力 发 电建设 中 的重要 地 位 ，所 以在 日常的风力建设中 ，考核一台风能发电设备是否满足 实 际发 电需 要 时 ，最 常使 用 的方 法 就是 考 核设 备 的风 能发 电 功率 曲线 。结 合实 际经 验 ，要 客 观 的 审核某 一 机型是否具备风力发电能力时 ，单纯 的关注那些图表 中 的 “风 速 一功 率 ”对 应值 是 不 能满 足客 观 评 价某 一 机 型 风能 发 电能力 的 。
图 １海 电气 ＳＥＧ－１２５０．１又【机 风 力 曲线
风 力 机 的实 际功率 曲线均 未经 过 环境 温度 和大气 压 力 的修 正 ，与 标 准功率 曲线 相 比 ，除 Ａ２风力 机外 ， 其 它 机 组 功 率 曲线 均 较 低 ，最 大 偏 差 可达 ２５％ （Ａ４ 风 力机 １９ｍ／ｓ风 速点 ）。Ａ２风 力机 功 率 曲线基 本 达 到 标准功率 曲线 ，且低风速段输 出功率较高。如果考虑 由于空气密度 的变化造成 的影响，在标准条件下 ，其 功率曲线高 出标准功率曲线。 ３ 影响 风力 发 电机功 率的 因素
线 间的差 异 风力 发 电机 的实 际工 作情 况 是很 难 做 到实 时监 控
的，所 以这就给理论上的标准功率发电曲线与实际风 力 发 电功率 曲线不 同的原 个 单 独 的 、 比较 理想 的 测量系统下得到的一个 时刻风速和一段时间输出功率
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1000w1000w 风力发电机输出功率曲线图风速 m/s3456789101112输出功率 P(w)2065130240390580825110013001380风速 m/s13141516171819202122输出功率 P(w)1380135013101255118510959908757355701000w 技术参数风轮直径 (m)2.8工作电压 (V)DC48V/DC120VRotor Diameter Working Voltage AC240V叶片材料增强玻璃钢蓄电池组电压(V)/容量 (Ah)12×2=48/200Materialand numberReinfotcedfibber glass×3Battery voltage/of the blade capacity (Ah)额定功率/最大功率 (w)1000/1400调速方式偏航+电磁Rated power /maximumpower Speed regulationmethodTail turning andelectric magnet额定风速 (m/s)10停车方式手动Rated rotate speed Step method Brake by handdrag额定转速 (r/min)450发电机型式三相交流永磁Ratde rotate speed Generator styleThree phase,permanentmagnet启动风速 (m/s)3AA支架高度m/质量 kg6/85Startup wind speedAA Tower height/weight (m/kg)工作风速 (m/s)2008-03-25质量(不含塔杆)(kg)85Working wind speed Sruvived windspeed安全风速 (m/s)40AAA支架高度(m)/质量 (kg)6/280Sruvived wind speed AAA Tower eight/weight (m/kg)1500w1500w 风力发电机输出功率曲线图风速 m/s3456789101112输出功率 P(w)30801703205408101150157018501990风速 m/s13141516171819202122输出功率 P(w)20101965190018201725163515401420128511451500w 技术参数风轮直径 (m)3.2工作电压 (V)DC48V/DC240VRotor Diameter Working Voltage AC240V叶片材料增强玻璃钢蓄电池组电压容量(V)/ (Ah)Materialand numberReinfotcedBattery voltage/12×2=48/200 fibber glass×3of the blade capacity (Ah)额定功率/最大功率 (w)1500/2000调速方式偏航+电磁Rated power /maximum Speed regulation Tail turning andpower额定风速 (m/s)10method停车方式electric magnet手动Rated rotate speed Step methodBrake by hand额定转速 (r/min)400发电机型式drag三相交流永磁Ratde rotate speed Generator styleThree phase,permanent启动风速 (m/s)3AA支架高度m/质magnet7/100Startup wind speed量 kgAA Tower height/weight工作风速 (m/s)2008-03-25(m/kg)质量(不含塔杆)120Working wind speed(kg) Sruvived wind安全风速 (m/s)50speedAAA支架高度7/350Sruvived wind speed (m)/质量 (kg) AAA Tower eight/weight(m/kg)5kw6250605057005315487044304000(m/s)额定风速停车方式手动5kw 风力发电机输出功率曲线图风速 m/s 3456789101112输出功率 P(w)70200450850145021303030412054006150风速 m/s 13141516171819202122输出功率 P(w)6405650064155kw 技术参数5风轮直径 (m)工作电压 (V)DC120V/DC240VRotor Diameter 叶片材料增强玻璃钢Working Voltage 蓄电池组电压 AC240120V/200Ah Materialand numberReinfotced (V)/容量 (Ah)Battery voltage/240V/100Ahfibber glass×3of the blade 5000/6500capacity (Ah)额定功率/最大功率 (w)Rated power /maximum调速方式Speed regulation偏航+电磁Tail turning and powermethodelectric magnetRated rotate speed11Step methodBrake by hand 300drag额定转速 (r/min) Ratde rotate speed发电机型式Generator style三相交流永磁Threephase,permanent启动风速 (m/s)3AA支架高度m/质magnet8/150Startup wind speed量 kgAA Tower height/weight工作风速 (m/s)2008-04-30(m/kg)质量(不含塔杆)350Working wind speed(kg) Sruvived wind安全风速 (m/s)50speedAAA支架高度8/450Sruvived wind speed (m)/质量 (kg) AAA Tower eight/weight(m/kg)10kwmagnet11043103759735900081957390650010kw 风力发电机输出功率曲线图风速 m/s 456789101112输出功率 P(w)300840145024903930560078751020011800风速 m/s 13141516171819202122输出功率 P(w)12050119501160010kw 技术参数7风轮直径 (m)工作电压 (V)DC120V/240V Rotor Diameter Working Voltage 蓄电池组电压 AC400V 叶片材料增强玻璃钢Reinfotced (V)/容量 (Ah)120V/300Ah Materialand numberfibber glass×3Battery voltage/240V/150Ahof the blade 10k/12k capacity (Ah)额定功率/最大功率 (w)Rated power /maximum调速方式Speed regulation偏航+电磁Tail turning and power 11method electric magnet 额定风速 (m/s)Rated rotate speed 停车方式Step method 手动+液压制动Brake by hand drag+hydraulic 220pressure 额定转速 (r/min)Ratde rotate speed发电机型式Generator style三相交流永磁Threephase,permanent3AA支架高度m/质10/800启动风速 (m/s) Startup wind speed量 kgAA Towerheight/weight2008-04-30(m/kg)质量(不含塔杆)665工作风速 (m/s)(kg)Sruvived windWorking wind speed50speedAAA支架高度10/1300安全风速 (m/s) Sruvived wind speed (m)/质量 (kg) AAA Tower eight/weight(m/kg)20kw22.622.2221.662120.1219.3518.4517.5Startup wind speedheight/weight(m/kg)20kw 风力发电机输出功率曲线图风速 m/s 45678910111213输出功率 P(kw)0.41.512.91 5.087.8812.2216.7120.7922.422.9风速 m/s 1415161718192021222324输出功率 P(kw)23.0522.9822.9120kw 技术参数风轮直径 (m)工作电压 (V)DC540V Rotor Diameter 10Working Voltage 蓄电池组电压 AC400V500/200(并网不配电池)叶片材料增强玻璃钢Reinfotced (V)/容量 (Ah)Materialand numberfibber glass×3Battery voltage/of the blade 20k/23k capacity (Ah)额定功率/最大功率 (w)调速方式偏航+电磁Rated power /maximumpower 11Speed regulationmethodTail turning and electric magnet 额定风速 (m/s)Rated rotate speed 停车方式Step method 手动+液压制动Brake by hand drag+hydraulic 180pressure 额定转速 (r/min)发电机型式三相交流永磁ThreeRatde rotate speed 3Generator style phase,permanentmagnet15/1200启动风速 (m/s)AA 支架高度m/质量 kg AA Tower风速 m/s495.76.68910111232008-04-30980工作风速 (m/s)质量(不含塔杆)(kg)Working wind speed 50Sruvived windspeed 15/2800安全风速 (m/s)AAA 支架高度 (m)/质量 (kg)AAA Tower Sruvived wind speedeight/weight (m/kg)风光互补路灯300w 风力发电机输出功率曲线图Sruvived wind speed30377356329297263222Generator stylephase,permanenteight/weight 安全风速 (m/s)171输出功率 P(kw)204596140190276337387435443风速 m/s 1314.515.416171819202122输出功率 P(kw)435414393300w 技术参数风轮直径 (m)工作电压 (V)DC 24V Rotor Diameter 2.2Working Voltage AC220V12*2=24 / 200 or100叶片材质和数量玻璃钢*3蓄电池组电压 (V)/容量 (Ah)Materialand numberReinfotced Battery voltage/of the blade fibber glass×3capacity (Ah)额定功率/最大功率 (w)限速方式偏航+电磁制动Rated power /maximum300/4008Speed regulationTail turning and power 额定风速 (m/s)method 电机类型electric magnet 永磁三相交流ThreeRated rotate speed magnet额定转速 (r/min)Ratde rotate speed 48036/65启动风速 (m/s)AA 塔架高度m/重量 kg AA Tower Startup wind speed 2008-03-25height/weight(m/kg)6/225工作风速 (m/s)AAA 塔架高度 (m)/重量 (kg)AAA Tower Working wind speed (m/kg)。