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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(xié)會 瀏覽數(shù):596


  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(tǒng)如何配合,在熱機冷機等不同工況下,如何協(xié)調(diào)控制,提高效率,也會對Cp有重要影響。國內(nèi)在價格競爭背景下,出現(xiàn)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(fā)生變化后,原有控制參數(shù)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(xiàn)大部件可靠性問題,對所購買技術(shù)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(yè)主帶來巨大投資損失。
  最關(guān)鍵的一點,其實上文已經(jīng)有提及,那就是機組的整機控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)往往是反饋系統(tǒng)。在葉輪直徑較小時,風輪轉(zhuǎn)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(tǒng)Cp尋優(yōu)問題不大。當前,風輪直徑已經(jīng)越過110m大關(guān),120m甚至更大葉輪直徑機組已經(jīng)推向市場,加上未來可供開發(fā)的平坦地形風電場越來越少,風況環(huán)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(yōu)氣彈設計,葉片效率更高,Cp和λ的關(guān)系圖越來越尖,越來越高,對于控制系統(tǒng)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(tài)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(tǒng)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(yōu)Cp,這里的區(qū)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(jié)束的如下結(jié)論:“所以大多數(shù)機組的發(fā)電功率只與其掃風面積和整機Cp有關(guān),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(jié)論,這是對行業(yè)的不負責任,也是違反科學精神的。
  再者,偏航對風系統(tǒng)的性能也會影響效率,理論上風力發(fā)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(guān)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(jù)數(shù)據(jù)分析及多篇文獻調(diào)研,功率與風向夾角余弦的平方成正比關(guān)系。
  所以,可以看出偏航控制系統(tǒng)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(guī)律優(yōu)化偏航控制是風電控制中面臨的一大難題,據(jù)我們了解所知,國內(nèi)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(jīng)可以實現(xiàn)最優(yōu)偏航,提升效率。
  綜上所述,《打假》一文對當前業(yè)內(nèi)功率曲線浮夸現(xiàn)象較為嚴重的現(xiàn)象試圖進行簡單易行的科普努力,為糾正風電行業(yè)上述問題從教科書的公式理解出發(fā),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(tài)功率曲線的形成原理,控制系統(tǒng)如何作用并進而影響和實現(xiàn)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(shù)的進展,甚至有意無意以“神機”一筆帶過顯然與其所下結(jié)論有出入的重要事實。尤其行文結(jié)束,對葉輪直徑影響的過分強調(diào),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(shù)、傳動鏈品牌效率、偏航精確性及自耗電和一些創(chuàng)新技術(shù)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(jié)論是最大的不同。

 
閱讀上文 >> 哥早就說好的風電場是設計出來的!現(xiàn)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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