風(fēng)電機(jī)組選型要點(diǎn)分析

什么是機(jī)型選擇？在風(fēng)電場建設(shè)過程中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的選擇受到自然環(huán)境、交通運(yùn)輸、吊裝等條件的制約。同時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的選擇決定了建場投資和發(fā)電量，風(fēng)機(jī)選型就是要在這兩者之間選擇一個(gè)最佳配合。在技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠的前提下，根據(jù)風(fēng)場的風(fēng)能資源狀況，選擇經(jīng)濟(jì)上切實(shí)可行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，計(jì)算風(fēng)場的年發(fā)電量，選擇綜合指標(biāo)最佳的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型的好壞不僅影響風(fēng)力發(fā)電場投資的多少，還影響投產(chǎn)后的發(fā)電量和運(yùn)行成本，最終影響上網(wǎng)電價(jià)。因此，在風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目固定資產(chǎn)投資中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的選型具有重要意義。機(jī)型選擇的基本原則及主要要求（一）基本原則首先，性能價(jià)格比最優(yōu)，即以最低的價(jià)格購買到性能、質(zhì)量最好的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)品。其次，以發(fā)電成本最小為指標(biāo)，充分考慮發(fā)電機(jī)投入和產(chǎn)出的效益。在一些特殊情況下，如果各風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量相差不大，則風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型時(shí)就要考慮能否用最小的發(fā)電成本轉(zhuǎn)化成最大的容量系數(shù)。（二）要求1、質(zhì)量認(rèn)證。風(fēng)電機(jī)組制造必須具備ISO9001質(zhì)量保障體系認(rèn)證，這是保證風(fēng)電場機(jī)組正常運(yùn)行及維護(hù)最根本的保障體系。2、機(jī)組功率曲線。功率曲線是反映風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電輸出性能好壞的最主要曲線之一。3、制造商業(yè)績。業(yè)績是評(píng)判一個(gè)風(fēng)電制造企業(yè)水平的重要指標(biāo)之一。4、特殊環(huán)境要求。臺(tái)風(fēng)、低溫、雷暴、沙塵等特殊環(huán)境都會(huì)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組造成影響，因此在這些特殊的環(huán)境下，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組提出各種不同要求。影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型的主要因素首先是與風(fēng)能資源有關(guān)的因素。主要包含額定風(fēng)速、極限風(fēng)速、切出風(fēng)速等幾個(gè)重要指標(biāo)。不同風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的出力差別主要集中在額定風(fēng)速以下的區(qū)間，因此對(duì)額定風(fēng)速的確定直接關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的出力指標(biāo)，額定風(fēng)速與風(fēng)力發(fā)電場的年平均風(fēng)速越接近，則風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的滿載發(fā)電率越高。另外就是極限風(fēng)速。它主要關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全性。若風(fēng)力發(fā)電場的極限風(fēng)速超過風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的極限風(fēng)速，則風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可能被破壞。但是如果盲目追求安全性，不恰當(dāng)?shù)剡x擇極限風(fēng)速過高的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)品，則會(huì)毫無意義地增加投資。因?yàn)橛深~定風(fēng)速到切出風(fēng)速之間風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于滿功率發(fā)電狀態(tài)，選擇切出風(fēng)速高的產(chǎn)品有利于多發(fā)電。但切出風(fēng)速高的產(chǎn)品在額定風(fēng)速到切出風(fēng)速的控制增加需要增加投入，投資者必須根據(jù)風(fēng)力發(fā)電場的風(fēng)能資源特點(diǎn)綜合考慮利弊得失。其次是與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組類型及容量有關(guān)的因素。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要類型可分為定槳距與變槳距、被動(dòng)失速與主動(dòng)失速、恒速恒頻與變速恒頻等。另外，隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量的增加或減少，單位千瓦的造價(jià)都會(huì)有一定程度的增加。單機(jī)容量大的機(jī)組的風(fēng)輪直徑、塔架高度、設(shè)備重量都會(huì)增加，導(dǎo)致機(jī)組成本增加。再次要考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的低電壓穿越能力。低電壓穿越是指，當(dāng)電網(wǎng)因?yàn)楦鞣N原因出現(xiàn)瞬時(shí)的、一定幅度的電壓降落時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠不停機(jī)繼續(xù)維持正常工作的能力。低電壓穿越能力差的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)電網(wǎng)電壓降落時(shí)會(huì)保護(hù)性停機(jī)并自動(dòng)切出電網(wǎng)，一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組切出電網(wǎng)將導(dǎo)致電網(wǎng)電壓的進(jìn)一步降落，致使整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全部停機(jī)，最終導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰。因此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的低電壓穿越能力是衡量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)性能的重要指標(biāo)，直接影響了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的選型。最后是經(jīng)濟(jì)因素。主要包括上網(wǎng)電價(jià)、固定資產(chǎn)投資和設(shè)備的利用率，以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)輸、吊裝與維護(hù)的影響等。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的選型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的選型分為單機(jī)容量選擇和機(jī)型選擇。1、單機(jī)容量選擇根據(jù)目前國內(nèi)外風(fēng)機(jī)市場的現(xiàn)狀以及國內(nèi)已建風(fēng)電場的裝機(jī)情況，按照單機(jī)容量的大小通?？梢詫L(fēng)機(jī)分為4個(gè)級(jí)別。①600kW級(jí)機(jī)組單機(jī)容量為600kW或750kW，適合安裝在地形復(fù)雜的風(fēng)電場。國外這類機(jī)組已開始退出風(fēng)機(jī)市場，國內(nèi)生產(chǎn)這個(gè)級(jí)別風(fēng)機(jī)的廠家有新疆金風(fēng)和浙江運(yùn)達(dá)等。②850kW級(jí)機(jī)組。單機(jī)容量在850kW～1000kW之間，這類機(jī)組技術(shù)成熟，并有良好的運(yùn)行業(yè)績，適合場地條件較差和運(yùn)輸困難的風(fēng)電場，在市場上仍有一定的空間和潛力。這個(gè)級(jí)別的風(fēng)電機(jī)組在國內(nèi)安裝數(shù)量較多。③MW級(jí)機(jī)組。單機(jī)容量在1MW～3MW之間，這類機(jī)組在技術(shù)上比較成熟，目前我國1.5~2MW級(jí)的機(jī)組已經(jīng)成為主流成熟機(jī)型，3MW級(jí)機(jī)組實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，業(yè)績?cè)鲩L迅速，金風(fēng)等廠家在加緊推出5MW、6MW機(jī)型的步伐，華銳、明陽、國電聯(lián)合動(dòng)力6MW機(jī)型已經(jīng)安裝樣機(jī)，華銳、湘電、海裝并已安裝5MW樣機(jī)，將逐步積累實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，步入批量化生產(chǎn)階段。④多MW級(jí)機(jī)組。這類風(fēng)機(jī)的部件屬超長、超重件，運(yùn)輸和吊裝難度很大，目前在歐美等發(fā)達(dá)國家有一定數(shù)量的安裝，主要安裝在海上風(fēng)電場，尚未大規(guī)模投入商業(yè)運(yùn)行。2、機(jī)型的選擇在風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，風(fēng)機(jī)類型主要是依據(jù)其調(diào)節(jié)技術(shù)的不同而區(qū)分的。目前的風(fēng)機(jī)市場，主要有定槳距和變槳距兩種。變槳距的調(diào)節(jié)技術(shù)主要有：滑差、變槳、變速、變頻以及雙饋等。定槳距風(fēng)機(jī)構(gòu)造簡單，調(diào)節(jié)方式簡便，結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)、牢固，中小型機(jī)組采用較多，適合安裝在風(fēng)況相對(duì)復(fù)雜的風(fēng)電場。變槳距較定槳距風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)輕，構(gòu)造復(fù)雜，可根據(jù)風(fēng)速的變化調(diào)節(jié)以獲得較多電量。MW級(jí)機(jī)組大多采用變槳、變速、雙饋等技術(shù)。每種調(diào)節(jié)技術(shù)都代表著不同的風(fēng)機(jī)類型，并有各自的特點(diǎn)，適合不同的風(fēng)電場條件，沒有純粹的優(yōu)劣之分。目前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組朝著大型化、高效率的方向快速發(fā)展。并網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已基本上淘汰了一些不實(shí)用、技術(shù)有缺陷或者不具備商業(yè)價(jià)值的機(jī)型，形成了現(xiàn)在最常見的水平軸、3葉片、上風(fēng)向、管式塔的統(tǒng)一模式。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型的技術(shù)性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型的技術(shù)性風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型的技術(shù)性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：風(fēng)資源評(píng)估；風(fēng)功率計(jì)算；上網(wǎng)電量估算；機(jī)組可靠性。①風(fēng)資源評(píng)估風(fēng)場建設(shè)，首先要對(duì)所選的風(fēng)場進(jìn)行風(fēng)資源評(píng)估。目前國內(nèi)外針對(duì)風(fēng)資源的測試與評(píng)估已經(jīng)開發(fā)出許多測試設(shè)備和評(píng)估軟件。在風(fēng)電場選址，特別是微觀選址方面已經(jīng)開發(fā)了商業(yè)化軟件，如丹麥RIS國家研究實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的用于風(fēng)電場微觀選址的資源分析工具軟件WASP；法國美迪公司開發(fā)的meteodynWT等。國內(nèi)也有類似的軟件，如電場設(shè)計(jì)及優(yōu)化軟件WINDFARMER，使得風(fēng)資源在評(píng)估時(shí)有了一定的保障，為下一步單機(jī)容量的選擇提供了重要的依據(jù)。②風(fēng)功率計(jì)算根據(jù)風(fēng)資源評(píng)估的結(jié)論，確定該風(fēng)場年平均風(fēng)速和年風(fēng)功率密度，進(jìn)一步確定該風(fēng)電場盛行風(fēng)向是否穩(wěn)定，湍流強(qiáng)度是否較小，以及場區(qū)實(shí)測空氣密度和風(fēng)切變指數(shù)、風(fēng)功率密度等。根據(jù)《風(fēng)電廠風(fēng)能資源評(píng)估方法》（GB/T18710-2002），定性該風(fēng)場屬于哪一類風(fēng)場，從而在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型上選用適合該風(fēng)場的高效能風(fēng)機(jī)。③上網(wǎng)電量的估算根據(jù)適合該風(fēng)場的幾類機(jī)型，還要進(jìn)行年理論發(fā)電量的計(jì)算。也就是根據(jù)該風(fēng)場在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的功率和推力系數(shù)曲線、風(fēng)電機(jī)組的布置和風(fēng)電場的地形圖，采用程序計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的理論發(fā)電量。然后考慮空氣密度的修正、尾流修正、控制和湍流折減、葉片污染折減、功率曲線折減、廠用電、線損等能量損耗和氣候影響停機(jī)等因素，估算出本風(fēng)電場工程年上網(wǎng)電量。④機(jī)組的可靠性機(jī)組的可靠性是指考慮不同機(jī)型的結(jié)構(gòu)及構(gòu)成而提出的機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的可靠程度。另外，可靠性還與機(jī)組設(shè)備所選用零部件的質(zhì)量、生產(chǎn)質(zhì)量和安裝質(zhì)量有關(guān)。2、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型的實(shí)用性風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型的實(shí)用性主要是指根據(jù)風(fēng)場的特點(diǎn)，考慮機(jī)組選擇還要受風(fēng)電場自然條件、交通運(yùn)輸、吊裝等條件的制約。同時(shí)，也要考慮風(fēng)電場的總體規(guī)劃和規(guī)模，再結(jié)合選型的技術(shù)性，從而決定選用實(shí)用類型的機(jī)組。3、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型的經(jīng)濟(jì)性風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型的經(jīng)濟(jì)性，主要指評(píng)價(jià)該風(fēng)場投資所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于一個(gè)風(fēng)電項(xiàng)目，主要風(fēng)險(xiǎn)變量有固定資產(chǎn)投資、年上網(wǎng)電量和上網(wǎng)電價(jià)等。在電網(wǎng)電價(jià)暫不確定的情況下，由于風(fēng)電機(jī)組設(shè)備價(jià)格有較大波動(dòng)，風(fēng)電項(xiàng)