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【討論】我來“簡單粗暴”地預(yù)告一下
2016-03-01
來源:中國風(fēng)能協(xié)會
瀏覽數(shù):602
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(dǎo)致風(fēng)輪工作點變化,不能獲得最大風(fēng)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(chǔ)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(fēng)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(dāng)前,風(fēng)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(fēng)電場越來越少,風(fēng)況環(huán)境復(fù)雜多變。有些新的翼型設(shè)計,甚至開始采用三維整體設(shè)計和最優(yōu)氣彈設(shè)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(fēng)速的估計器,可以感知風(fēng),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(fēng)面積和整機Cp有關(guān),也就是說只要是同樣風(fēng)輪直徑的機組,功率曲線應(yīng)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(zé)任,也是違反科學(xué)精神的。
再者,偏航對風(fēng)系統(tǒng)的性能也會影響效率,理論上風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)能捕獲功率與風(fēng)向夾角的公式如下,功率與對風(fēng)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(fēng)面積,Cp為風(fēng)能捕獲效率,v為風(fēng)速,β為對風(fēng)夾角。
根據(jù)數(shù)據(jù)分析及多篇文獻調(diào)研,功率與風(fēng)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(biāo)就是減少機艙與風(fēng)向的偏差β,使得機艙與風(fēng)向的夾角平均值趨向于零。對風(fēng)性能好的風(fēng)機風(fēng)能利用率高,并且風(fēng)機的不平衡載荷小,可靠性更好。由于機艙風(fēng)向標(biāo)的測定的是機艙風(fēng)向,和實際葉輪前風(fēng)向有一定偏差,加上多變的風(fēng)向,如何從中尋找規(guī)律優(yōu)化偏航控制是風(fēng)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(yù)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(dāng)前業(yè)內(nèi)功率曲線浮夸現(xiàn)象較為嚴(yán)重的現(xiàn)象試圖進行簡單易行的科普努力,為糾正風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)面積相同,各風(fēng)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(yīng)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。