基于风能资源特征的风电机组优化选型方法研究

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1、华北电力大学硕士学位论文和规范或经验，而对风电场风能资源与风电设备的关系没有进行深入细致的分析。在风电设备选型的主要经济指标上，评价和分析风电项目时比较关注上网电价、固定资产和设备利用率等主要指标，而对机组选型原因造成风电场的上网电量、总投资及投资收益等影响关注度不够。所以，分析和研究根据风能资源状况选择风力发电机组的方法，是非常有实际意义的。本课题正是基于此提出来的，研究根据风能资源特征优化选型风力发电机组的问题，主要从技术和经济性两方面对机组进行优化选型分析。1．2国内外研究现状1．2．1风力发电发展现状全球风能的蕴量巨大，全球的风能约为2．74x109MW

2、，可利用的风能为2x107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。随着全球经济的发展，风能市场也迅速发展起来。目前风能利用最主要的形式就是风力发电，近几年来，世界风电市场每年都以40％的速度增长【2J。预计未来20一25年内，世界风电市场每年将递增25％。我国的风能资源比较丰富，海陆可开发量约10亿kW。国家也出台了一系列的鼓励政策以促进风电的发展，近几年，我国风电装机容量也在快速增长，风电场建设可以用“井喷"一词来形容，图1．1为1997"-'2007年我国历年新增装机统计，从图中可以看出，2007年新增装机为195．5万kW，与06年相比，增长率为1

3、．46％，增长速度是相当快的，这也从侧面反映出我国风力发电的发展现状。3500300025002000黧1500羔O∞50001994f童瓣蛰醛萋转擎黪2000200l20022003200420052◇0褥2007图1-11997"-"2007年我国历年新增装机统计随着风力发电装机容量的快速增长，风力发电机组技术也在不断进步，主要有以下几个发展趋势：1、单机容量不断增大目前，风电市场上销售的商业化机组容量一般为600kW～2500kw，单机容量2华北电力大学硕士学位论文最大的风电机组是由德国Repower公司生产的，容量为5MW，预计2010年将开发出10MW

4、的风电机组。目前，国内生产750kW以下的风力发电机组技术较成熟，兆瓦级风电设备已经吊装并投入运行，尚处于探索阶段。2、变桨距调节方式逐步取代定桨距失速调节方式定桨距失速调节型风力发电机组技术是利用桨叶翼形本身的失速特性限制额定风速后功率的增加，其优点是调节可靠、控制简单，缺点是桨叶等主要部件受力大，输出功率随风速的变化而变化。这种技术主要应用在几百千瓦的中小型风力发电机组上。变桨距调节型风电机组技术是通过调节变距调节器，使风轮机叶片的桨距角随风速的变化而变化，达到控制风能吸收的目的。变桨距风力机的起动风速较定桨距风力机低，停机时传动机械的冲击应力相对缓和。3、

5、变速运行方式将迅速取代恒速运行方式目前市场上恒速运行的风电机组一般采用双绕组结构(4极／6极)的异步发电机，双速运行。在高风速段，发电机运行在较高转速上，4极电机工作；在低风速段，发电机运行较低转速上，6极电机工作：一般单机容量为600kW"--'750kW的风电机组多采用恒速运行方式，其优点是风力机控制简单、可靠性好，缺点是由于转速基本恒定，而风速经常变化，因此风力机经常工作在风能利用系数较低的点上，风能得不到充分利用。4、无齿轮箱机组的市场份额迅速扩大目前从风轮到发电机的驱动方式主要有两种：一种是通过齿轮箱多级变速驱动双馈异步发电机，是目前市场上的主流产品；

6、另一种是风轮直接驱动多极同步发电机，简称为直驱式。直驱式风力机具有节约投资，减少传动链损失和停机时间，以及维护费用低、可靠性好等优点，在市场上正在占有越来越大的份额。1．2．2风资源评估研究现状风电技术经过了漫长的发展过程，迄今已积累了不少宝贵的经验。在风资源评估方面：R．Gasch和J．Twele建立了Weibull分布及其特殊情况一瑞利分布的风资源评估模型，并阐述了风速的垂直分布规律一对数功率定律及风能的估算方法【31。张一民等对某地10年以上的逐年、月、日、时的自记风参数进行统计，工作量相当庞大，开辟了用代表年来计算风能的简便计算方法，并证实了用代表年份来

7、计算风能的可行性一J。胡文忠、金国驿等通过研究计算，考虑到研究风频规律的指数分布、正态分布、偏正态分布、Weibull双参数和三参数分布、瑞利分布、Z分布、y分布等风速分布模型的各自优势，建立了更好地符合内陆地区风况的混合风频模型【51。申洪、王伟胜等提出了用于描述风电场运行情况的三个新的指标一风电机组分布系华北电力大学硕士学位论文数、风能资源系数和损失系数。通过对这三个新指标的计算来分析风电场运行情况，还可以在不同风电场之间进行定量比较№1。1．2．3风电机组设备选型研究现状机组设备选型研究方面，JangamshettiSH和RauV根据风电机组安装受到空间约

8、束以及电网电能需求约束，