关于提高山地丘陵区域风力发电机组发电量的初步研究初日才

关于提高山地丘陵区域风力发电机组发电量的初步研究初日才

初日才

（大唐桂冠山东电力投资有限公司山东省烟台市264003）

摘要：本文从理论和实际出发，对一台风力发电机组加长风机叶片的长度从发电量、经济效益和可靠性等进行分析，提出了对适当加长山地丘陵地区不同机位风机叶片的长度，最总将能有效提升山地丘陵地区每台风机出力发电的一种切实有效的方案。

关键词：风机；风速；叶片；发电量

一、引言

随着我国风电、光伏发电等新能源的大规模开发，“十二五”期间、“十三五”初期风电经历大规模发展阶段，至2015年底，我国风电装机规模已超过1.45亿kW，仅次于火电、水电，成为我国第三大发电能源，风电装机总量位居全球第一。在同等风况、同等风机设备的条件下，由于受地形条件的影响，山地丘陵区域和一马平川区域风机效能发挥差异很大，造成风能不必要的浪费，为了能够减少风能损失，就需要对受到制约限制的风机设备进行研究分析，采取行之有效的措施保障发电量的提高。

二、背景

山地丘陵区域同一类型的风机设备受海拔高度和周边山地的影响，在同一风场内每一台风电机组占位处的风速都与来凤风速不尽相同，并且每台风机之间对比风速差异也会很大，这就造成了各台机组出力发电出入较大，不能有效更佳的发挥风机设备的最佳效能。

三、目标和方法

为了充分利用不同机位处的风能，最有效的提高发电量，需要根据现场机位实际所处的环境位置对机组进行分析，可采取对风机叶片长度进行调整，已达到增加发电量的效果。

四、分析过程及结果

1、风机叶片更换理论分析及结果

将某风电场16#风机原直径77米叶片替换成直径82m叶片，，即风轮直径由原来的77m变成82m。按照年平均空气密度为1.27kg/m3，计算风机叶片更换前后的理论功率曲线如表1.1。

从上表可以看出，16#风机和17#风机的风速极为接近，说明采集数据期间两台机组的风况基本类似，将#17号风机作为对比是符合条件的。为了更真实的对比发电量，将17#风机的平均风速5.52m/s折算成与16#风机平均风速同为5.6m/s的条件下，17#风机在数据采集时间段内（06-19至07-21）在折算后的总理论发电量和每小时理论发电量，通过计算可得：风速差为5.6-5.52=0.08（m/s），风速差比为0.08/5.6=1.43%,总的理论发电量为264600*（100%+1.43%）=268384(kw.h)，每小时理论发电量为268384/767.24=349.8(kw.h)。在平均风速同为5.6m/s的条件下，从数据对比中可以看出，16#风机实际发电量略高于17#，而发电时间略低于17#，从每小时来看16#风机发电量远高于17#，通过计算可得：395.83/349.8=113.16%，说明16#风机叶片更换后风机发电量比未更换叶片的17#风机提升了13.16%。

按照年平均风速6.0m/s作依据，按照功率曲线推算，对叶片更换前后理论发电量计算可得：2805.1/2579=108.77%，即采用82叶片理论发电量比77叶片理论发电量提升了8.77%，而更换82叶片后实际发电量提升了13.16%，分析原因主要有以下几点：

(1)16#风机叶片加长5米；

(2)叶片更换的同时进行了相关硬件纠偏工作，包括叶片校零、风向标对零、4-20mA校准；

(3)由于受季节影响，本次采集的数据风频分布主要集中在低风速段，进而叶片加长的效果更为明显。

5、故障记录对比：

16#风机更换叶片完成后，统计其在6月19日-7月15日期间发生故障次数累计11次，而未更换叶片的17#风机，统计其在6月19日-7月15日期间发生故障次数累计12次。

通过对更换叶片的16#风机和未更换叶片的17#风机故障统计数据可以看出，更换叶片后的16#风机故障没有出现增加的趋势，风机运行稳定，运行成本没有再出现增加的现象。

五、结论：

16#风机更换叶片后，机组运行情况稳定，并未出现因更换叶片造成风机频繁振动或故障率升高的现象，风机发电量有了较大提升,从而使成本回收时间也缩短了许多。因此，无论从理论分析，还是从风机实际运行情况来看：更换风机叶片，将FD77型风机升级为FD82型风机，即加长风机叶片长度，将是提升风机出力发电的一种切实有效的方案。

展望未来，从16#风机加长风机叶片长度的分析及效果来看，为我们解决山地丘陵区域风力发电机组发电量的提升提供了可靠依据。根据山地丘陵区域不同机位所处环境的不同，其风速所受周围山体等环境的影响，每台机位处的风速都与当日当时当地风速有所差异，并且每台机位处的风速也互不一致，从而严重制约着风机发电量的提升。因此对适当加长调整山地丘陵地区不同机位风机叶片的长度，将能更佳有效提升山地丘陵地区每台风机的出力发电，才能确保效果更显著，才能更加为社会提供更多的清洁式能源，更能保障企业取得最佳经济效益，最总让祖国的空气更清新、天空更蓝，让企业的发展更壮大，让世界变得更美丽。

作者简介：初日才（1967-07），男，汉族，山东省烟台市人，职称：助理工程师，学历：专科，研究方向：风电管理。