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：

RT

B =

ρ （1）

其中：B ——大气压强，Pa ；

T ——气温，K ； R ——287.05。

从式（1）可以看出，空气密度与气温、大气压强有关，当大气压强不变时，空气密度随温度升高而减小，因此冬季的空气密度要比夏季大一些；当气温不变时，空气密度随大气压强的增大而增大，高海拔地区的大气压强比较低，因此高海拔地区的空气更加稀薄。

当气温升高，大气压强降低时，空气密度减小；当气温降低，大气压强升高时，空气密度增大。在夏季，气温较高，大气压强较低，因此空气密度较小；冬季的气温较低，大气压强较高，空气密度较大。

风力发电机组的理论功率计算公式如下。

P SC v P 3

2

1ρ=

（2） 机组的输出功率和空气密度成正比，因此风电场的空气密度对风力发电机的功率影响很大。金风750kW 系列发电机组属于失速型风力发电机组，对于失速型机型而言，其额定功率是由失速型叶片自身的气动特性保证的，而叶片的失速性能只与风速有关，只要达到了叶片气动外形所决定的失速调节风速，无论是否满足输出功率，叶片的失速性能都要起作用，影响功率输出。也就是说，对于同一机型的风机，其叶片的失速点所对应的风速是不变的，而对于不同空气密度下的功率曲线，其相同风速对应的功率值是变化的。

4 项目现场风机功率曲线分析

4.1 项目现场功率曲线概况

根据环境温度推测辉腾锡勒风电场在冬季的1月份平均空气密度最大，在夏季的7月份平均空气密度最小。也就是说在相同的风速下，冬季和夏季相比，机组的发电功率相差会有一定范围的差额，以下图A5-121#机组为例，可以看出该机组在冬季功率可以达到700kw ，然而夏季功率仅能达到620kw 。冬、夏两季的功率相差80kw 左右。

图1 A5-121机组功率曲线(1至2月、6至8月、年平均) 如果以冬季机组最大功率达到750kw为例，按照空气密度折算，金风48/750机组在夏季将会严重的欠发，在空气密度最小的7月，其理论功率曲线的最大值为660kW左右。

气温每变化10 ℃，空气密度变化约3.66%（反比），功率最大值变化约3.66%。

如果现场全年的风频分布相同，没有季节性差异，那么按照空气密度折算，金风48/750机组年平均理论功率曲线的最大值为715kW左右。图2 H6-065机组功率曲线就与之接近。

图2 H6-065机组功率曲线

4.2项目现场机组提高机组出力方案效果分析

为提高辉腾锡勒风电场机组发电效率，我部门现采取了技术方案以提高机组功率曲线最大值。

采用叶片安装涡流发生器方案，涡流发生器的主要作用就是用来有效地阻止叶片上气流的过早分离，减缓失速的发生，以提高叶片在失速前期的气动效率。

09年10月前在辉腾锡勒风电场81台机组安装叶片涡流发生器技改工作，取得了相关的实验数据。

现以H12-55机组实际运行数据进行分析，由09年冬季1-2月机组功率曲线来观察，机组在15m/s 的风速下即可以达到额定功率，在16m/s风速达到功率最高值770kw后功率下降平缓，在20m/s以上的风速下功率回落，曲线平滑。

为了数据对比的准确性，分别将H12-55于08年4-7月与09年4-7月的功率曲线数据进行对比，可以发现09年同期安装涡流发生器后机组功率并没有下降，曲线完全重合。并且可以从对比功率中发现，安装涡流发生器后机组功率在11m/s的风速后即有明显提升，在15m/s风速下就可以达到最大功率，而调整安装角则需要17m/s以上的风速才可以达到最大功率。