風(fēng)電機(jī)組總體設(shè)計(jì)計(jì)算器

2018-05-04 22:03:56 風(fēng)電峰觀察　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

　前言　　為便于在概念設(shè)計(jì)或初步設(shè)計(jì)階段快速確定機(jī)組總體設(shè)計(jì)參數(shù)，特編制該計(jì)算器，供業(yè)內(nèi)同仁參考使用。　　本計(jì)算器的輸入條件分為風(fēng)

　前言

　　為便于在概念設(shè)計(jì)或初步設(shè)計(jì)階段快速確定機(jī)組總體設(shè)計(jì)參數(shù)，特編制該計(jì)算器，供業(yè)內(nèi)同仁參考使用。

　　本計(jì)算器的輸入條件分為風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)參數(shù)與目標(biāo)風(fēng)場條件兩類，通過計(jì)算得到不同組合方案下的風(fēng)電機(jī)組等效小時(shí)數(shù)。

　　1、輸入條件

　　1.1風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)參數(shù)

　　1.1.1機(jī)組容量：風(fēng)電機(jī)組的額定容量，單位為kW。

　　1.1.2風(fēng)輪直徑：風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪直徑，單位為m。

　　1.1.3發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速分為發(fā)電機(jī)并網(wǎng)轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速，單位為rpm。

　　對(duì)于雙饋發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)速范圍較為確定，并網(wǎng)轉(zhuǎn)速通常為70%n0（n0為同步轉(zhuǎn)速），額定轉(zhuǎn)速通常為117%n0～120%n0；對(duì)于永磁電機(jī)，其轉(zhuǎn)速范圍較寬，并網(wǎng)轉(zhuǎn)速可達(dá)到50%n0，額定轉(zhuǎn)速通常為110%n0。

　　1.1.4切入/切出風(fēng)速：風(fēng)電機(jī)組的切入/切出風(fēng)速，單位為m/s。

　　1.1.5齒輪箱傳動(dòng)比：齒輪箱傳動(dòng)比，無單位。

　　對(duì)于有高速機(jī)型與半直驅(qū)機(jī)型，直接填寫齒輪箱傳動(dòng)比；對(duì)于直驅(qū)機(jī)型，齒輪箱傳動(dòng)比為1。

　　1.1.6葉片參數(shù)：葉片參數(shù)包括最優(yōu)Cp，以及最優(yōu)Cp對(duì)應(yīng)的最優(yōu)葉尖速比λ，兩參數(shù)均無單位。

　　由于每款葉片均有不同的Cp-λ曲線，但將市場上現(xiàn)有的全部葉片均輸入程序存在困難，故通過對(duì)不同葉片的Cp-λ曲線進(jìn)行無量綱化處理，得到一條具有代表性的（Cp/Cp0）-（λ/λ0）曲線（Cp0與λ0分別為最優(yōu)Cp及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)λ）。在計(jì)算過程中，通過輸入特定葉片的最優(yōu)Cp與最優(yōu)λ，將該葉片的Cp-λ曲線還原。

　　1.1.7效率與自耗電：效率包含機(jī)械效率（主要為齒輪箱效率）與電氣效率（包括發(fā)電機(jī)效率、變流器效率、變壓器效率），單位為%；自耗電為機(jī)組自耗電，單位為kW。

　　由于機(jī)組效率與自耗電在不同的工況下存在差異，為簡化計(jì)算，本計(jì)算器將效率與自耗電簡化為恒定值進(jìn)行處理。

　　1.2目標(biāo)風(fēng)場條件

　　1.2.1空氣密度：風(fēng)電機(jī)組預(yù)計(jì)使用地的風(fēng)場平均空氣密度，單位為kg/m3。

　　1.2.2年平均風(fēng)速：風(fēng)電機(jī)組預(yù)計(jì)使用地的輪轂高度處的風(fēng)場年平均風(fēng)速，單位為m/s。

　　由于發(fā)電量計(jì)算過程中，需采用風(fēng)速分布，為簡化計(jì)算，本計(jì)算器默認(rèn)風(fēng)速分布服從瑞利分布（k值為2的威布爾分布）。

　　1.2.3折減系數(shù)：風(fēng)場發(fā)電量折減系數(shù)，單位為%。

　　根據(jù)國家發(fā)改委于2009年6月2日發(fā)布的《關(guān)于對(duì)中國風(fēng)電發(fā)電量折減問題的說明》，我國風(fēng)電項(xiàng)目折減系數(shù)范圍大致在55%～80%之間，通常取70%～80%。

　　2、輸出條件

　　2.1等效小時(shí)數(shù)：風(fēng)電機(jī)組在目標(biāo)風(fēng)場的年等效小時(shí)數(shù)，單位為h。

　　本計(jì)算器考慮閏年的因素，按照每年8766h計(jì)算，并四舍五入至0.1h。

　　2.2方案對(duì)比結(jié)果

　　對(duì)方案1與方案2的等效小時(shí)數(shù)進(jìn)行對(duì)比，等效小數(shù)高的方案即更優(yōu)方案；如兩方案的等效小時(shí)數(shù)完全相等，則認(rèn)為兩方案效果相同。

　　3、示例

　　要設(shè)計(jì)一款82米風(fēng)輪直徑的1.5MW機(jī)組，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或外購件信息可確定如下參數(shù)：

　　1、機(jī)組容量：1500kW。

　　2、風(fēng)輪直徑：82米。

　　3、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速：假設(shè)采用轉(zhuǎn)速范圍為1050rpm～1750rpm的雙饋電機(jī)。

　　4、切入/切出風(fēng)速：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假設(shè)分別為3m/s與25m/s。

　　5、齒輪箱傳動(dòng)比：假設(shè)為100，或根據(jù)發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速與風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速計(jì)算得到。

　　6、選定葉片最優(yōu)λ與最優(yōu)Cp：假設(shè)分別為10和0.49。

　　7、效率與自耗電：假設(shè)機(jī)械效率為97%，電氣效率96%，自耗電40kW。

　　8、風(fēng)電場條件：空氣密度1.225kg/m3，年平均風(fēng)速7.5m/s（服從瑞利分布），折減系數(shù)70%。

　　將以上參數(shù)輸入計(jì)算器，點(diǎn)擊“快速計(jì)算”按鈕，得到等效小時(shí)數(shù)計(jì)算結(jié)果。

　　如存在兩種設(shè)計(jì)方案，在點(diǎn)擊“快速計(jì)算”按鈕后，自動(dòng)對(duì)兩種方案的等效小時(shí)數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如方案1（2）等效小時(shí)數(shù)高于方案（2）時(shí)，對(duì)比結(jié)果欄中顯示“方案1（2）效果更好！”；如兩方案等效小時(shí)數(shù)完全相等，則顯示“兩方案效果相同！”。

責(zé)任編輯：電改觀察員

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