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風電機組總體設(shè)計計算器

2018-05-04 22:03:56 風電峰觀察　點擊量：評論 (0)

　前言　　為便于在概念設(shè)計或初步設(shè)計階段快速確定機組總體設(shè)計參數(shù)，特編制該計算器，供業(yè)內(nèi)同仁參考使用。　　本計算器的輸入條件分為風

　前言

　　為便于在概念設(shè)計或初步設(shè)計階段快速確定機組總體設(shè)計參數(shù)，特編制該計算器，供業(yè)內(nèi)同仁參考使用。

　　本計算器的輸入條件分為風電機組設(shè)計參數(shù)與目標風場條件兩類，通過計算得到不同組合方案下的風電機組等效小時數(shù)。

　　1、輸入條件

　　1.1風電機組設(shè)計參數(shù)

　　1.1.1機組容量：風電機組的額定容量，單位為kW。

　　1.1.2風輪直徑：風電機組的風輪直徑，單位為m。

　　1.1.3發(fā)電機轉(zhuǎn)速：發(fā)電機轉(zhuǎn)速分為發(fā)電機并網(wǎng)轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速，單位為rpm。

　　對于雙饋發(fā)電機，其轉(zhuǎn)速范圍較為確定，并網(wǎng)轉(zhuǎn)速通常為70%n0（n0為同步轉(zhuǎn)速），額定轉(zhuǎn)速通常為117%n0～120%n0；對于永磁電機，其轉(zhuǎn)速范圍較寬，并網(wǎng)轉(zhuǎn)速可達到50%n0，額定轉(zhuǎn)速通常為110%n0。

　　1.1.4切入/切出風速：風電機組的切入/切出風速，單位為m/s。

　　1.1.5齒輪箱傳動比：齒輪箱傳動比，無單位。

　　對于有高速機型與半直驅(qū)機型，直接填寫齒輪箱傳動比；對于直驅(qū)機型，齒輪箱傳動比為1。

　　1.1.6葉片參數(shù)：葉片參數(shù)包括最優(yōu)Cp，以及最優(yōu)Cp對應(yīng)的最優(yōu)葉尖速比λ，兩參數(shù)均無單位。

　　由于每款葉片均有不同的Cp-λ曲線，但將市場上現(xiàn)有的全部葉片均輸入程序存在困難，故通過對不同葉片的Cp-λ曲線進行無量綱化處理，得到一條具有代表性的（Cp/Cp0）-（λ/λ0）曲線（Cp0與λ0分別為最優(yōu)Cp及對應(yīng)的最優(yōu)λ）。在計算過程中，通過輸入特定葉片的最優(yōu)Cp與最優(yōu)λ，將該葉片的Cp-λ曲線還原。

　　1.1.7效率與自耗電：效率包含機械效率（主要為齒輪箱效率）與電氣效率（包括發(fā)電機效率、變流器效率、變壓器效率），單位為%；自耗電為機組自耗電，單位為kW。

　　由于機組效率與自耗電在不同的工況下存在差異，為簡化計算，本計算器將效率與自耗電簡化為恒定值進行處理。

　　1.2目標風場條件

　　1.2.1空氣密度：風電機組預(yù)計使用地的風場平均空氣密度，單位為kg/m3。

　　1.2.2年平均風速：風電機組預(yù)計使用地的輪轂高度處的風場年平均風速，單位為m/s。

　　由于發(fā)電量計算過程中，需采用風速分布，為簡化計算，本計算器默認風速分布服從瑞利分布（k值為2的威布爾分布）。

　　1.2.3折減系數(shù)：風場發(fā)電量折減系數(shù)，單位為%。

　　根據(jù)國家發(fā)改委于2009年6月2日發(fā)布的《關(guān)于對中國風電發(fā)電量折減問題的說明》，我國風電項目折減系數(shù)范圍大致在55%～80%之間，通常取70%～80%。

　　2、輸出條件

　　2.1等效小時數(shù)：風電機組在目標風場的年等效小時數(shù)，單位為h。

　　本計算器考慮閏年的因素，按照每年8766h計算，并四舍五入至0.1h。

　　2.2方案對比結(jié)果

　　對方案1與方案2的等效小時數(shù)進行對比，等效小數(shù)高的方案即更優(yōu)方案；如兩方案的等效小時數(shù)完全相等，則認為兩方案效果相同。

　　3、示例

　　要設(shè)計一款82米風輪直徑的1.5MW機組，根據(jù)經(jīng)驗或外購件信息可確定如下參數(shù)：

　　1、機組容量：1500kW。

　　2、風輪直徑：82米。

　　3、發(fā)電機轉(zhuǎn)速：假設(shè)采用轉(zhuǎn)速范圍為1050rpm～1750rpm的雙饋電機。

　　4、切入/切出風速：根據(jù)經(jīng)驗假設(shè)分別為3m/s與25m/s。

　　5、齒輪箱傳動比：假設(shè)為100，或根據(jù)發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速與風輪額定轉(zhuǎn)速計算得到。

　　6、選定葉片最優(yōu)λ與最優(yōu)Cp：假設(shè)分別為10和0.49。

　　7、效率與自耗電：假設(shè)機械效率為97%，電氣效率96%，自耗電40kW。

　　8、風電場條件：空氣密度1.225kg/m3，年平均風速7.5m/s（服從瑞利分布），折減系數(shù)70%。

　　將以上參數(shù)輸入計算器，點擊“快速計算”按鈕，得到等效小時數(shù)計算結(jié)果。

　　如存在兩種設(shè)計方案，在點擊“快速計算”按鈕后，自動對兩種方案的等效小時數(shù)進行計算，并將計算結(jié)果進行對比，如方案1（2）等效小時數(shù)高于方案（2）時，對比結(jié)果欄中顯示“方案1（2）效果更好！”；如兩方案等效小時數(shù)完全相等，則顯示“兩方案效果相同！”。