探讨发电量提升技术在兆瓦级风机发电机组的应用

探讨发电量提升技术在兆瓦级风机发电机组的应用

宋洋

华电徐闻风电有限公司 广东省湛江市 524000

摘要：改革开放以来，我国经济水平迅猛提升，人们的生活质量水平也得到了相应的提升，对电场发电量的需求量也有所提升，分类发电厂主要是利用风资源进行发电，不仅可以满足人们对电力的使用需求，还可以保护环境，本文用该对风能资源的分析，提出风电场发电量提升的技术方法，比如偏航控制方式，加大受风面积、更换叶片等，提高风力发电机组的运行效率，以满足居民逐渐提升的电力能源需求，推动经济发展。

关键词：发电量、提升技术、兆瓦级、风力发电机组、应用

引言：分类发电方式主要是利用大自然的风能资源生产电能，通过风力发电机组来将风能进行转换，先将其转化为机械能之后在将其转化为电能，将其输送至电网，供人们使用。目前风电产业发展十分迅猛，在人类面临能源短缺与气候变化的双重打击之下，风电技术的发展已经逐渐趋于成熟，并且已经走向了商业的发展，本文就以兆瓦级的风机发电机组为机组，对其发电量技术的应用进行分析。

1.兆瓦级风力发电机组概述

风力发电机的运行原理是通过风力作用带动风车叶片旋转，再通过增速机辅助，将叶片选择的速度提升起来，从而获得电能。风能转化为电能是风能利用的一种最基本形式，风力发电机组的设备包括有风轮、发电机装置、调向器（主要指尾翼）、塔架、限速安全设备以及风能装置等，超低速风力发电机机组是由转动盘、固定盘、风轮叶片、固定轮、立杆、集电环盘、舵杆、尾舵以及逆变器等设备组成。而兆瓦级的风力发电机组使用的风力发电机是涡轮式的，并且涡轮式的发电机是可以实现速度调控的，为三叶片的设计结构。使用双馈异步发电机可以改变其速度，逆变器为电压低时设计。逆变器及中压变压器安放在机舱内。风轮叶片可调节,其电动变浆距系统由三相传动机驱动。

2.风能资源分析

风能资源十分丰富，据有关统计数据显示，世界上的风能资源量是地球水资源量的十倍，其中每年的风能量可以达到每小时53万亿千瓦，但是现阶段已经被开发和利用分风能资源还只是一小部分。可以根据当地风能资源的实际情况来对风力资源的开发量进行估算，但是开发量的估算并不止单单依靠风力资源情况来决定，还需要考虑风力发电机组设备安装需要占用的土地面积等因素，比如我们谈到某地风力资源的开发量，那么这个量是指在该地区风能量的基础上，可以安装风力发电机组设备的总容量。以每台机组的风能容量作为理论基础获取设计数据，并且每台机组在运行的过程中是否能够达到设计值，这和当地的风能潜力以及风力资源条件有着直接的联系。要在掌握风电场区域风力情况的前提之后，在进行风力发电机组的设计，这样才能使实际获得的发电量满足设计要求。

3.兆瓦级风力发电机组中发电量提升技术的应用

偏航控制方法的优化

偏航控制系统是水平轴风力发电机组运行的一个关键设备，主要起到两个作用：①辅助风电机组控制系统运行，确保风电机组的风能始终保持在迎风状态，确保风力资源能够得到充分的利用；②为风电机组的运行提供必要的锁紧力矩，确保风力发电机组能够保持安全、稳定的运行状态。风轮对应的有效扫风面积主要是来风分方向的面积，如果风轮轴线与来风方向之间存在夹角，那么有效扫风面积也就是指风轮扫风面积相对应夹角的余弦值。除此之外，由于在偏航控制的作用下，风电机组运行会受到原方向惯性作用的影响，会导致部分能力被损失，而偏航控制方式就是为了确保在来风方向与风轮轴向之间的夹角超出标准时，对其进行调整，避免夹角过大或者过小，影响风能资源的转换效率。在实践运行的过程中，风向变化的频率相对比较频繁一些，因此非常容易导致容差角与偏航之间的大小、频率出现矛盾。对于偏航控制方法的使用，一定要保障容差角与风向夹角的取值准确，这样才能获取到更多的风力资源。

加大受风面积

风力发电项目与火力发电、水力发电之间有着一定的差异，火力发电与水力发电都可以对能量的输入量进行自由控制，从而实现对电能资源输出量的有效控制，但是风力发电却不同，风能是一种自然产生的能源，无法进行储存与认为改变，只能对其进行利用。对于一台调节能力比较好的风力发电机组而言，可以通过加大叶轮扫风面积的方式来增加风能资源的输入量，以此来提升发电机的电能输出量。可以通过建立模拟风能资源区域的方式来对风能资源进行分析，确定是以的风叶长度与扫风面积以及轮毂尺寸，确保获取到更多的风能资源，从而提升发电量。

更换叶片

新安装的风电机组不会出现风能收集量不足的问题，而在安装风电机组之前，通常需要进行长时间的风力测试，确保选择的风力发电机组安装区域能够有足够的风力资源输入，满足电网的发电量需求。对于已经处于正常运行状态下的风电机组，使用以往的风电机组基础的成本比价高，更换机组安装地点更是不可能的，但是如果只是更换新的风力机叶片，成本就比较低了，如果风电机组的年拥有时间为2000小时，按照当期的价格计算每年就可以增加百分之十五左右的发电量，因此，可以在保障安全荷载的前提条件之下，通过叶片更换的方式来使风力发电机组的发电量得到提升。

合理建立 桨距角

由于叶片的生产制造与安装之间可能会存在一定的误差，由于处在环境与风速的差异，成风的踹流度与风切之间会存在一点误差，导致实际的入流角度与设计的入流角度之间存在一定的偏差，对风力发电场发电机组的风能输入量造成直接的影响。而合理的将距角需要通过实际的风速测量来确定，需要进行多次的对比与分析，才能获得一个合适的浆叶角度，保障获取到足够的风能资源。

发电机双模改造

现阶段，发电双馈技术的不断发展，使发电机中的最低转速达到了1080r/min，若是风速相对偏低难以满足此转速时，可以将风电机组有效切出。若是双馈发电机的转速相对偏低，就会导致工作效率下降。经过变化发电机的定子相应接线方法，能够把双馈发电机转换成为鼠笼发电机，进而在一定程度上有效降低机械损耗，提升发电机的工作效率，从而有效增加电场发电量。

发电量偏低的机位实现移机

针对发电量相对偏低的机位，通常是因为地理位置的风资源出现高估导致的。此部分机位可以利用机组技术进行有效改进，还可以应用更换长叶片的手段，但是提升发电量十分有限。对此，应该利用移机的手段将机组移至风资源相对丰富的区域，还可以加大塔筒的高度，实现发电量的有效提升。

结束语：本文在对风能资源进行分析与评估的基础之上，对风电场发电机组发电量提升的方法进行了深度研究，介绍了通过偏航控制方式，增大受风面积、、叶片更换等方式来提升发电量的应用原理，在实际的使用中，需要根据具体状况选择相应的技术，可以在很大程度上有效提高风电场发电量。

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