风电机组选择中应考虑的主要因素

1　现有风电场机组在运行中存在的主要问题
　　截至2002年底，中国共有32个运行风电场，安装风电机组897台，总装机容量45.22万kW。风电机组单机容量最小为55kW，最大为1.3MW，大部分是国外进口设备，本地化设备占有率不足10%。
　　相当部分风电场的发电量达不到原设计指标，其首要原因是在风电场建设前期对风能资源测量分析工作不充分，其次是对风电机组选择较粗放。因此在风电场运行中，风电机组存在不少问题。存在的主要问题有：
　　1）机型选择不当，造成不能正常发电；
　　2）机组不成熟，正处在可靠性增长期，故障多，严重影响发电量；
　　3）重要部件出现故障，因缺少零备件或者零备件供应不及时，造成停机；
　　4）在当地气候条件下，受机组性能限制不能正常运行，如低温条件下停机等现象；
　　5）有些机组其使用性能达不到原设计指标；
　　6）外购产品，在海上运输过程中有损坏情况，影响发电时间。
2　风电机组选择中应考虑的主要技术因素
2.1　 风电机组性能
2.1.1 　风电机组的型式
　　风电机组型式在不断地发展，在失速型和变距型基础上，又派生出多种型式。失速型实际上是定桨距/被动失速控制，由此派生出变桨距/主动失速控制。主动失速控制的变桨距属于负变距，而通常称变距型是正变距。变距型派生出变速变距及变速变距直驱（无齿箱）型。
从发电量、成熟性、可靠性，具有发展前景等方面对各种型式作以比较，如表1：
 

2.1.2　 风能利用系统Cp值大于0.4值比较
　　Cp值大小反映风轮捕捉风能的能力，即表示风轮的效率，现在一般叶片气动设计Cp值大于0.4，对于厂家提供的计算Cp值，还应考虑湍流强度的影响。
2.1.3　 电机和传动系统效率
　　风轮风能利用系数设定后，电机和传动系统效率就直接影响整机发电量，因此，在机组选择时，也应对电机、齿轮箱进行关注。
2.1.4 　额定风速
　　额定风速条件下的输出功率，称机组额定功率，即单机容量的标志。一般欧洲风电生产厂商销售的产品是按IEC 61400规定Ⅰ级设计的，即10m高，年平均风速V年=9~10m/s，所以额定风速设定为14~15m/s。
　　根据我们对我国25个风电场统计数据，详见附表1。统计表明，风电场年平均风速V年=6.1~7.5m/s占多数，详见表2：
 

　　选择适合当地风况的风电机组，对机组容量系数、年发电量至关重要。
2.1.5　 功率曲线
　　评价风电机组发电量性能的优劣，主要看机组的功率曲线，应比较在切入风速（Vin）到切出风速（Vout）的范围内各风速下输出功率的大小。
对商业化运行的机组，应提供实际发电量的记录，作为可靠的评价依据。
2.1.6　 功能特性
　　所谓功能特性，主要指刹车系统（包括主轴刹车、气动刹车）、偏航系统功能特性。为满足功能要求，可以对电控安全系统、液压系统性能进行比较。2.1.7　 气象条件
风电机组的选型还应考虑风电场所在地的气候条件，机组性能应满足特殊气候条件的要求。
　　1）低温性能：机组是否具有耐低温运行性能，如-20℃以下，机组是否因振动而停机。金属材料在低温条件下是否具有耐脆性，液压系统及密封件是否耐低温等。
　　2）防雷击性能：防雷击保护系统，是否可靠。
　　3）三防性能：在沿海地域使用，机组应具有防盐雾、防湿热、防霉菌设施。
　　4）抗沙尘性能：如有些地区风沙大，叶片等部件能否防沙尘暴。
　　5）极端风速：设计极端风速要依据当地实际气象条件，不一定都选择70m/s，极端风速越高，机组成本也越高。
2.2　 风电机组可靠性、成熟性
2.2.1　可利用率大小
　　风电机组可靠性采用可利用率大小度量，实际上风电机组可利用率是其可靠性和可维修性综合指标。这个指标对选择机组至关重要，它直接影响年发电量。
2.2.2　整机寿命与各主要部件寿命
　　应要求风电机组的供应厂商提供整机寿命和各部件寿命清单。
2.2.3　成熟性
　　评价或证明机组是否成熟一般从以下3方面判断：
　　1）投入商业运行的时间；
　　2）厂家产品销售和占有市场份额情况；
　　3）可利用率大小。
2.3　风电机组装配和主要部件生产厂家情况
　　风力发电机组生产厂家的情况，直接影响机组的性能、质量等多项指标。风电场业主应对机组生产厂家情况进行考察：
　　1）生产厂家实力（含财务状况），业绩（产品产量、销售情况和品种）；
　　2）生产厂家是否通过质量管理体系认证，并取得ISO9001证书；
　　3）是否获得产品证书（A级或B级）；
　　4）厂家是否有设计开发能力；
　　5）主要零部件本地化生产情况。
2.4　售后服务及零备件供应情况
　　我国32个风电场（尤其运行年限较长的风电场）业主们一致反映，零备件供应不及时会严重影响机组发电，从这一点也说明风电机组本地化的重要性。通常机组中有些零件寿命不一定和整机一样，应列出各零件寿命或更换期清单。
 

3　结束语
　　风电机组选择是诸种因素多指标综合优化的结果，不仅要考虑技术问题，而且还要考虑机组的价格及价格包含的细目等因素。希望本文能够对风电场业主选购风电设备有所帮助，并促进风电机组生产厂商采取相应的技术措施，满足中国市场需求。 

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