摘　要：風電設(shè)備選型已經(jīng)成為影響風電項目投資行為的主要因素之一。通過對風電設(shè)備選型的主要技術(shù)指標額定風速的理論分析、公式計算， 通過對風電設(shè)備選型、風電設(shè)備投資等主要經(jīng)濟指標進行不同組合的方案研究，提出了風電設(shè)備設(shè)計選型時簡單而有效的評價方法，揭示了風電設(shè)備選型組合方案與風電投資規(guī)模效應的內(nèi)在聯(lián)系，能更好地提高風電項目的經(jīng)濟性。

    關(guān)鍵詞：風電項目；設(shè)備選型；技術(shù)經(jīng)濟分析

    引  言

    2006年， 中國的風電裝機容量達到了135萬kW， 實現(xiàn)了當年約106.7%的增長速度。截至2006年底，中國風電裝機容量達到了2599MW，低于丹麥的3136MW，排名第六位[1]。 伴隨著風電裝機規(guī)模的高速增長， 風電設(shè)備及零部件呈現(xiàn)出供不應求的狀況，風電設(shè)備的價格也出現(xiàn)了較大的波動。在現(xiàn)有上網(wǎng)電價的情況下，風電設(shè)備選型已經(jīng)成為影響風電項目投資行為的主要因素之一。

    中國的風力發(fā)電技術(shù)及其應用相對落后于歐美，風電設(shè)備選型時應關(guān)注的主要技術(shù)經(jīng)濟指標還沒有較好的評價和分析方法。風電設(shè)備選型技術(shù)指標上，目前依據(jù)的主要是風電的相關(guān)標準和規(guī)范，而選型時對風電場風能資源與風電設(shè)備額定風速的關(guān)系沒有簡單有效的分析方法；風電設(shè)備選型主要經(jīng)濟指標上，評價和分析風電項目時比較關(guān)注上網(wǎng)電價、固定投資和設(shè)備利用率等主要指標，而對影響風電項目投資較大的指標，如風電設(shè)備選型的組合對固定資產(chǎn)的影響、風電設(shè)備選型與風電項目投資規(guī)模效應之間的關(guān)系較少引起重視。通過對風能利用效率原理分析，提出簡單確定風電場額定風速的計算公式，提供風電設(shè)備選型參考；通過應用運籌學原理及對相關(guān)經(jīng)濟指標概率統(tǒng)計的設(shè)計，揭示了風電設(shè)備選型組合方案與風電項目投資規(guī)模效應之間的內(nèi)在聯(lián)系。本文正是通過上述分析，提出了風電設(shè)備選型設(shè)計的一種新型有效、實用簡單的評價方法和分析途徑。

    1　風電設(shè)備選型的技術(shù)分析

    中國幅員遼闊，南北風資源差別較大，按目前引進的歐美風機技術(shù)及其標準制造的風電設(shè)備，其還需要有一個對本土化風資源適應性研究的過程。

    按照現(xiàn)行變漿距風力發(fā)電機的最大功率捕獲原理，風力發(fā)電機從切入風速（Cut-in wind speed）到額定風速（Rated wind speed）這一過程中，通過變漿技術(shù)可以實現(xiàn)風力發(fā)電機工況下的最優(yōu)化，從實際風速分布統(tǒng)計情況來看，風力發(fā)電機運行得最多的時段也基本上是集中在這一工況下，且這一工況下的出力為最多。風力發(fā)電機從切入風速到風力發(fā)電機達到額定功率時的最優(yōu)風能捕獲[2]曲線。

    隨著風速v的增加，通過控制葉片變漿，即改變?nèi)~片的迎風攻角，可以保持風力發(fā)電機在各個風速nmax時達到其出力最大化Pmax，圖1中用幾條風速曲線表達了這一變化過程。而在實際工作中，一般將測得的逐時風速按風頻數(shù)來統(tǒng)計，一個典型風場的風速分布為一個威布爾（Weibull）分布及其瑞利（Rayleigh）分布，分別列出了陸上（Onshore）和海上（Offshore）風速典型分布[3]情況。

    其中威布爾（weibull）分布所控制分布寬度的形狀參數(shù)K值和控制平均風速分布的尺度參數(shù)A值是實際工作中主要關(guān)注的兩個參數(shù)[2，4]。一般來說，在弄清風電場址區(qū)的風速分布情況后，會根據(jù)平均風速值、湍流計算值和極大風速推算值等，以及風力發(fā)電機組分級[4，5]的相關(guān)規(guī)定，來確定風力機組及主要部件的選型。從安全的角度來說，這種做法是值得肯定的，但隨著風電設(shè)備裝機規(guī)模的不斷擴大，越來越多的專業(yè)人士對風力發(fā)電機出力這一指標給予了高度關(guān)注。而決定某臺風力發(fā)電機出力的指標就是其對風能的捕獲能力和利用效率， 所關(guān)注的這些參數(shù)與風能資源緊密相關(guān)。圖1表明，在實況中，進入額定風速區(qū)后，同功率機型之間的出力差別不大，而風力發(fā)電機大部分時間都是在額定風速以下區(qū)間運行，不同風力發(fā)電機的出力差別則主要集中在額定風速以下的區(qū)間，因此對額定風速的確定直接關(guān)系某臺風力發(fā)電機的出力指標。

    在一個風電場區(qū)的風能資源參數(shù)已定的情況下，為了達到最優(yōu)出力，風電設(shè)備選型的一個重要技術(shù)指標就是確定其額定風速VN。通過不同風場、多臺風力發(fā)電機的出力對比研究發(fā)現(xiàn)，VN取值為A和K值的乘積，即VN=A×K是一個最簡單而有效的計算公式。如圖2中的陸上風電場風電設(shè)備應選取額定風速VN為12～13m/s，而海上風電場區(qū)風力發(fā)電機應選取額定風速VN為15～16m/s?；趯@一點的理解，風力發(fā)電機安裝在海上時可以越來越大型化，因為其要求的額定風速相對比較高，而安裝在陸上的風力發(fā)電機卻不能一味求大，單機功率過大的風力發(fā)電機即使采用了很多先進技術(shù)，如加大其低風速的捕風性能，但由于其額定風速較高，因而犧牲了整機性能，將得不償失。