风电机组的选型共51页文档
风电机组选型与布置
1.2不同机型发电量估算
• 1.2.1 年理论发电量及单机尾流的计算 • 根据各机型单一机组的布置方案，利用软件，计 算各种风机的年净发电量（尾流折减后），并计 算风力发电机组的尾流损失。
1.2不同机型发电量估算
• 1.2.2 空气密度修正系数 • 由于风功率密度与空气密度成正比，在相同的风速条件 下，空气密度不同则风电机组出力不一样，风电场年上 网电量估算应进行空气密度修正。因此需要对软件在标 准空气密度条件下计算得到的发电量进行修正。原理上 可根据风功率密度与空气密度成正比的特点，将标准空 气密度对应下的功率曲线估算的结果乘以空气密度修正 系数进行空气密度修正。当实测空气密度偏离标准空气 密度较大时，按正比关系进行修正的误差较大。 • 根据风电场具体风资源情况，结合各机型的功率曲线， 计算不同机型在对应轮毂高度处能达到额定功率前的理 论发电量所占比例，仅对风机满发前的发电量按照空气 密度正比关系修正进行折减。
2、风力发电机组布置
问题一 为什么要进行合理的风力发电机组排布
？
问题二 风电场风资源评估结果及初步选定的风机型号？
风力发电机组布置
重点难点
一
风力发电机组布置的指导原则
二
风力发电机组布置方案的确定
风电机组布置基本原则
1
根据风向和风能玫瑰图， 使风机间距满足发电量 较大，尾流影响较小为 原则。
2
风电机的布置应根据地 形条件，充分利用风电 场的土地和地形，恰当 选择机组之间的行距和 列距，尽量减少尾流影 响，并结合当地的交通 运输和安装条件选择机 位。
1.5风电机组布置推荐方案
• 对优选的机型进行进一步优化布置，考虑整体规 划的影响，以获得较大发电量和最优经济效益为 原则，既要保证风机间距以减小尾流损失又要考 虑风机的相对集中布置以减少集电线路及道路的 投资；不仅考虑每个机位最优，而且考虑各风机 之间的相互影响与风机长期稳定运行的安全性， 从而保证整个风电场的发电量最大，效益最好。
风力发电机组电机选型及效率分析
风力发电机组电机选型及效率分析风力发电机组是一种利用风能转换为电能的设备，其中的关键部件之一就是电机。
在风力发电机组中，电机的选型和效率具有至关重要的作用。
本文将就风力发电机组电机选型及效率进行分析。
一、电机选型在选择风力发电机组的电机时，需要考虑以下几个关键因素：1. 功率大小：根据风力发电机组的功率需求，选择合适的电机功率大小。
电机功率需与整个系统的设计功率匹配，过大或过小都会影响系统的性能。
2. 转速匹配：风力发电机组的转子转速与电机的转速需匹配，以确保电机能够正常工作并实现高效转换风能。
3. 高效率：选择高效率的电机可以减少能源损耗，提高系统的整体效率。
4. 质量可靠：选用质量可靠的电机可以降低日常维护和故障率，延长系统的使用寿命。
综合考虑以上因素，可以选择具有适当功率、转速匹配、高效率和质量可靠的电机作为风力发电机组的关键组成部分。
二、电机效率分析电机的效率是指输入电能与输出机械功的比值，是评价电机能量转换效率的重要指标。
对于风力发电机组的电机来说，效率的高低直接影响着系统的整体性能。
1. 提高效率的途径：（1）选用高效率电机：选择高效率的电机能够减少能源损耗，提高系统的转换效率。
（2）降低转速损失：减少电机转速过高导致的机械损耗，可以提高系统的效率。
（3）优化匹配：电机与风力发电机组的其他部件之间的匹配要合理，避免能量损失，提高系统的整体效率。
2. 电机效率测试与分析：（1）静态测试：通过负载测试等方法，对电机的效率进行静态测试，得到电机在不同负载下的效率曲线。
（2）动态测试：通过监测电机在实际运行中的效率表现，结合实际数据分析，可以对电机的效率进行动态测试和分析。
（3）优化调整：根据效率测试结果，对电机参数进行优化调整，提高电机效率和系统的整体性能。
通过电机选型的合理选择和效率分析的测试与优化，可以提高风力发电机组的整体性能，实现更高效的能源转换和利用，为清洁能源发展做出贡献。
风力发电机组选型与性能分析
风力发电机组选型与性能分析随着科技的不断发展和环境保护意识的提高，可再生能源发电逐渐成为解决能源需求和减少碳排放的重要途径之一。
风力发电作为可再生能源的重要组成部分，具有清洁、环保、可持续等特点，得到了广泛的关注和应用。
本文将对风力发电机组的选型与性能进行分析，为相关研究和应用提供参考。
一、选型要素在选择适合的风力发电机组之前，需要考虑以下几个重要要素：1. 风能资源：风能资源是风力发电的基础，对机组选型有着重要的影响。
一般来说，风能资源丰富的地区更适合安装大型风力发电机组，而风能资源较弱的地区则应选择小型或中型机组。
2. 功率需求：根据发电需求和电网接受能力，选择适当的机组功率。
过大的机组可能无法充分利用风资源，而过小的机组则无法满足发电需求。
3. 地理条件：包括地形、气候等因素。
复杂的地形和恶劣的气候条件会对机组选型产生重要影响，需要选择抗风、抗腐蚀等性能良好的机组。
4. 经济性：机组的选型还需要考虑投资成本、运维成本以及发电收益等经济性因素。
经济性评估可以通过计算投资回收期、内部收益率等指标来综合考虑。
二、机组类型风力发电机组可以分为水平轴风力发电机组和垂直轴风力发电机组两大类。
1. 水平轴风力发电机组：水平轴风力发电机组是目前应用最广泛的风力发电机组类型。
根据叶片数目的不同，水平轴风力发电机组又可分为单叶片、双叶片和多叶片机组。
该类型机组结构简单、转速恒定，利用高效气动外形设计和智能控制系统，能够更好地适应风能资源的变化。
2. 垂直轴风力发电机组：垂直轴风力发电机组的叶片安装在垂直方向上，相对于水平轴机组具有更大的进风角度范围，因此适应性更强。
垂直轴机组通常由直升机翼型和椭圆翼型组成，能够更好地抵抗强风和恶劣气候条件的影响。
三、性能分析风力发电机组的性能主要包括转速特性、输出功率特性、启动速度、阵风适应性等。
1. 转速特性：转速特性是描述风力发电机组输出功率与转速之间关系的重要指标。
转速特性曲线的陡峭程度与发电机组对风能变化的适应性有关，通常希望机组在较宽的转速范围内输出稳定的功率。
风力发电机组选型方法及流程分析
风力发电机组选型方法及流程分析
风机选型要结合当地风能资源、气候特征、地形条件、地貌特征等，选择性价比最高的机型，使风电场在全寿命期内发电量最优，效益最好。
在技术先进、运行可靠的前提下，选择经济上切实可行的风力发电机组，需要根据风场的风能资源状况和所选的风力发电机组，测算风场的年发电量，选择综合指标最佳的风力发电机组。
1.机型选择的原则
选择适用安全等级机组
表中：各种参数值是指轮毂高度的数值
vref：表示50 年一遇参考风速10 分钟平均值，我们通常称最大风
速。
A：表示较高湍流强度特征值
B：表示中等湍流强度特征值
C：表示较低湍流强度特征值
选择可靠机组
设计可靠性，制造可靠性，运维的可靠性
1）设计及设计计算，是否标准，如性能计算，载荷计算，疲劳寿命等，通常应有设计认证证书。
2）制造工艺，产品试验。
尤其是静动试验结果通常要有产品认证证书。
风电机组选型
5 风电机组选型、布置及风电场发电量估算5.1 风电机组选型5.1.1 单机容量范围及方案的拟定5.1.1.1 风电机组发电机类型的确定风电场机型选择应考虑适合风电场场址的风资源条件，有利于提高风电场的发电效益。
随着国内外风力发电设备制造技术日趋成熟，针对不同区域风资源条件，各风机设备制造厂家已经开发出不同结构型式、不同控制调节方式的风力发电机组可供选择。
按照IEC61400-1标准（风电机组设计要求），风电场机组按50年一遇极大风速可分为I、II、III三个标准等级，每个等级按15m/s风速区间的湍流强度可分为A、B、C三个标准等级，为特殊风况和外部条件设计的为S级。
因此，根据怀宁风电场场址的地形、交通运输情况、风资源条件和风况特征，结合国内外商品化风电机组的制造水平、技术成熟程度以及风电机组本地化率的要求，进行风电场机组型式选择。
风力发电机组选型应考虑的几种因素(1) 风电机组应满足一定的安全等级要求表5.1.1.1-1 IEC61400-1各等级WTGS基本参数上表中各数据应用于轮毂高度，其中V ref为10min平均参考风速，A 表示较高湍流特性，B表示中等湍流特性，C表示较低湍流特性，Iref为湍流强度15m/s时的特性。
在轮毂高度处，15m/s风速区间的湍流强度值不大于0.12，极大风速为28.2m/s。
根据国际电工协会IEC61400-1(2005)标准判定本风电场工程70~90m轮毂高度适宜选择IECⅢC及以上等级的风力发电机组。
(2) 风轮输出功率控制方式风轮输出功率控制方式分为失速调节和变桨距调节两种。
两种控制方式各有利弊，各自适应不同的运行环境和运行要求。
从目前市场情况看，采用变桨距调节方式的风电机组居多。
(3) 风电机组的运行方式风电机组的运行方式分为变速运行与恒速运行。
恒速运行的风力机的好处是控制简单，可靠性好。
缺点是由于转速基本恒定，而风速经常变化，因此风力发电机组经常工作在风能利用系数(Cp)较低的点上，风能得不到充分利用。
3.2_风力发电机组选型
选型的方法步骤
1、根据交通运输条件和安装条件，结合当 前市场的主流，确定单机容量的范围 2、根据当地的风资源及气候条件，确定几 种备选的机型
选型的方法步骤
3、用WAsP软件将几种备选机型作初步布 置，计算出其理论发电量 4、对各备选机型及其配套费用作投资估算。 其中风电机组的价格用最新的招标价格计 算
变桨距控制
主动失速控制
选型的主要内容
机械部分选型
机组定速与变速运行方式的选择
定速运行的主要问题
风力机转速不能随风速而变，从而降低了对风能的利用率
当风速突变时，巨大的风能变化将通过风力机传递给主轴、 齿轮箱和发电机等部件，在这些部件上产生很大的机械应 力
并网时可能产生较大的电流冲击
风力发电场风力发电机组选型
概述
影响风力发电场效益的关键因素
风资源 机组布置（微观选址） 机型选择
风力发电机组是风电场中最主要的设备，其投资约占整个 风电场总投资的60%至70% 风力发电机组选型即指在综合考虑风电场各方面因素（风 能资源、气候条件、工程建设条件等）后为风电场选择最 为适合的机型，在满足设备安全、施工可行等基本原则的 基础上充分利用当地风能资源，实现风电场效益最大化 能否合理地进行风力发电机组的选型将直接决定风电场的 发电量以及项目在整个运行期（一般为20年）的经济效益
度电成本是一个综合性的经济指标，它最大的特点是对与机组相 关的其它配套费用也进行了考虑
选择不同风力发电机组的投资差异不仅仅体现在机组本身的价格 上，由于不同机型的轮毂高度不同，机舱重量各异，其吊装成本 大相径庭。此外与机组配套的塔筒、箱式变电站、基础、道路、 施工平台、集电线路等都会随不同机型的特点发生显著变化，这 些因素在机组选型时必须充分考虑 用考虑全部相关因素后得到的总成本除以对应机型的实际年发电 量便可得到该机型的度电成本 度电成本同时考虑了工程造价和风电场发电量两方面因素，是机 组选型阶段最为客观、全面的综合性指标之一，是经济性比选的 重要参考
风力发电机组选型方案选择
机型选择方法
不同高度的年平均风速、平均风功率密度表 轮毂高度 年平均风速 平均风功率密度 50年一遇极大风速
60m 7.27m/s 372W/m2 47.4m/s
61.5m 7.31m/s 377W/m2 47.4m/s
65m 7.32m/s 380W/m2 47.4m/s
理论产量的修正
理论产量是理想条件下的产量,计算实际产量时需对理论产
量进行修正
修正时考虑的因素： 1.风机排布的尾流影响；
2.空气湍流强的影响
3.空气密度对产量的影响； 4.风电机组可利用率的影响；
5.风电机组叶片污染对气动性能的影响场内输变电线路的线
损及场用电
实际上网电量计算
综合折减系数=空气密度折减系数×（1-尾流折减
系数）×（1-湍流折减系数） ×（1-叶片污染折
减系数）× (1-场用电及线损率）×风电机组可利 用率 实际产量=理论产量×综合折减系数
机型选择方法
5.根据市场成熟的商品化风电机组技术规格，结合风电 机组本地化率的要求进行选择。
对单机容量为850KW以上的风电机组进行初选。初选
的机型有Vestas公司的V52/850KW、华锐风电科技公 司的SL1500KW、东方电汽的FD77A /1500KW、湘潭 电机的Z72/2000KW风机。机型特征参数如下：
机型选择方法
该风场风功率等级为3级，风能资源丰富，年有效风
速（3.0m/s-20.0m/s）时数为7893h，占全年的90.1%，
11m/s-20m/s时数为1663h,占全年的18.65%，<3m/s的 时段占全年的8.80%，>20m/s的时段占全年的0.086%,有 效风速时段长,无效风速时段较短,全年均可发电,无破坏性 风速。
风电机组结构及选型
第一节风电机组结构1．外部条件根据最大抗风能力和工作环境的恶劣程度，按强度变化的程度对风电机组进行分级。
根据IEC61400设计标准，共分为4级。
一类风场I：参考风速为50m/s，年平均风速为10m/s，50年一遇极限风速为70m/s，一年一遇极限风速为52.5m/s；二类风场II：参考风速为42.5m/s，年平均风速为8.5m/s，50年一遇极限风速为59.5m/s，一年一遇极限风速为44.6m/s；三类风场III：参考风速为37.5m/s，年平均风速为7.5m/s，50年一遇极限风速为52.5m/s，一年一遇极限风速为39.4m/s；四类风场IV：低于三类风场风速，属低风速区，鲜有商业风电场开发。
对电网的要求：电压波动为额定值±10%，频率波动为额定值±5%。
2．机械结构2.1总体描述整机是建立在钢结构底座上，该结构应具有很大的强韧度，底部由坚固底法兰组成，风电机组所有的主要部件都连接于其上。
发电机固定位置与机舱轴线偏离,以使得风电机组在满载运行时，整机质心与塔架和基础中心相一致。
偏航机构直接安装在机舱底部，机舱通过偏航轴承与偏航机构连接，并安装在塔架上，整个机舱底部对叶轮转子到塔架造成的动力负载和疲劳负荷有很强的吸收作用。
机舱座上覆盖有机舱罩，材料是玻璃钢，具有轻质高强的特点，有效地密封，以防止外界侵蚀，如雨、潮湿、盐雾、风砂等。
产品生产采用多种工艺，包括：滚涂、轻质RTM、真空灌注等，机舱罩主体部分设置PVC泡沫夹层，以增加强度。
内层设置消音海绵，以降低主机噪声。
机舱上安装有散热器，用于齿轮箱和发电机的冷却；同时，在机舱内还安装有加热器，使得风电机组在冬季寒冷的环境下，机舱内保持在10℃以上的温度。
2.2载荷情况- 启动：从任一静止位置或空转状态到发电过渡期间，对风电机组产生的载荷。
- 发电：风电机组处于运行状态，有电负荷。
- 正常关机：从发电工况到静止或空转状态的正常过渡期间，对风电机组产生的载荷。