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低风速区域分散式风场风机选型须关注的6大问题!

2018-08-10  来源:中国风力发电网  [已有0人评论]  [有偿投稿]
核心提示:风电机组叶片作为风电机组的核心部件之一,其性能质量直接影响整体机组的效率,设计合理的叶片是保证风电机组正常稳定运行的重要因素。
中国风力发电网讯:摘要:本文结合广西地区低风速风区风机运维经验,主要讨论分散式风场选择风电机组及运行维护应重点关注的几个问题。
1、风电机组叶片审查
翼型方案审查低风速区需更优化的叶片,在更低的风速下吸收更多的风能
风电机组叶片作为风电机组的核心部件之一,其性能质量直接影响整体机组的效率,设计合理的叶片是保证风电机组正常稳定运行的重要因素。另一方面叶片制造成本占风电机组设备的20%-30%,因此提高叶片的性能一直是风电技术研究的方向。叶片的气动设计包括外形设计及气动性能计算,气动外形设计决定了风能利用效率,气动性能计算是评价叶片外形设计的关键指标。
企业进行低风区机型叶片设计时,对结构强度计算比较重视,常常忽视对叶片的气动外形的设计。风电机组运行环境变化,原有叶片气动外形设计方案应进行调整,才能满足在特定的风速分布下年发电量最大的要求。选型时应了解企业对调整后的叶片气动外形优化设计方案,是否用气动性能计算程序对三叶片风轮进行了性能校核计算,叶片风能利用系数及额定风速(轮毂高度均匀风速)是否具有良好的空气动力性能。
选型要重点分析企业对叶片外形设计方案采用确认方式的合理性,对比分析测试结果与计算结果的差异是否在允许范围内,企业对存在误差的分析的理论依据是否正确。还要核对企业设计方案中载荷计算使用的最佳运行曲线、风电机组的切入/切出风速等关键运行参数是否与样机控制系统中设置的数据一致,此处是设计中各专业组的接口。参与风电机组设计的专业较多,方案的部分功能是各专业组分别进行,容易出现重点数据未进行传递的沟通不畅问题,所以在选型时一定要对两专业使用的同一重要参数进行核对。
2、叶片材料审查
选用轻质材料的叶片,以降低风电机组的启动风速。低风区风电机组的切入风速一般都选择较低风速,在这样的情况下,由于叶片质量过重造成其转动惯量过大,叶片的本身阻力造成其启动困难,在实际运行中可能会发生在设计的风电机组切入转速时无法并网发电的现象。
3、变桨系统审查
风电机组叶片及塔筒参数变化后,叶片收集的风能也随之变化。变桨系统是风电机组在紧急停机时工作的重要部件之一,其驱动系统保证了在出现故障需要紧急停机时机组叶片迅速转动角度,在较短的时间内减少对风能的捕捉,从而使风轮停止转动,避免发生风轮超速而引发的重大财产或人身损害。生产企业进行低风区机型设计时希望减少成本,认为低风速区大风发生的概率很小往往会降低安全系数。
所以选型时要核对变桨驱动系统的电机扭矩,是否能保证在载荷最大时驱动桨叶转动且转动速度达到变桨速率的要求,安全裕度是否足够。还要核对变桨系统的应急电源的容量是否满足三次连续变桨的要求。现阶段各标准要求不一,用户希望安全裕度取大些,但生产厂家希望降低成本。
由制造厂家参与编制的国家能源局颁发的标准《风电机组电动变桨控制系统技术规范》NB/T31018-2011中4.2.9后备电源中要求:“电池后备电源系统:电池组的容量应满足在叶片规定的载荷情况下完成3次紧急顺桨动作的要求”,“电容后备电源系统:电容组的容量应满足叶片在规定载荷情况下完成1次以上顺桨动作要求”。而研究所为主编制的国标《风电机组变速恒频控制系统》GB/T25386.1-2010中第5.2.11后备电源中要求“后备电源的容量设计应至少3次以上满载下的全程顺桨需求”。
在审查时要重点查看样机试验的试验设备中加载设备和变桨速率的测试设备是否满足要求,加载设备能力是否能满足要求,测速设备是否能准确的测量变桨速度。某些生产企业试验时加载的数值采用未考虑安全系数的数值,这样的检验是不能满足要求的。
变桨系统的后备电源方案的审查更加困难,模拟机组运行时满载情况时的变桨载荷对试验设备要求较高,对此资料审查时要核对样机试验方案中确定的变桨载荷满载复核参数是否合理,确定变桨系统满载载荷时的安全裕度是否符合要求。
大部分生产企业对变桨系统后备电源方案的试验以采用样机在现场运行方式替代,此种做法有些不妥,因为对变桨后备电源确认要求在载荷最大条件下进行。现场运行状况与气候条件密切相关,在现场运行的一年内,有可能出现载荷最大值工况的概率较小,在载荷最大值急停的概率更小。所以采用运行现场对变桨系统的后备电源方案进行确认是不够充分的。

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(来源:天工开物  作者:欧梅义)

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