定槳距與變槳距兩種風電機組在某地的功率曲線和發電量比較

吳志剛

（天津東汽風電葉片工程有限公司，天津300480）

1 前言

風力發電機的機型很多，目前在中國市場上的風力發電機主要有兩種，一種是定槳距風力發電機；一種是變槳距風力發電機。

定槳距風電機組的葉片與輪轂連接是固定的，葉片的迎風角度不能改變。變槳距風電機組在葉片根部安裝了變槳軸承，葉片可以沿自身的軸心線旋轉，其迎風角可在一定范圍內變化。與定槳距風電機組相比，變槳距風電機組可在風速低于額定風速時，通過調節發電機轉子轉速，盡可能大地捕獲風能；在風速高于額定風速時通過可自身轉動的葉片充分捕獲風能。這兩種風電機組的結構除上述不同外還有其他一些不同點，在此不一一敘述。

風電機組在某一地區的功率曲線怎樣？發電能力如何？是電力企業和機組生產廠家共同關心的重要問題。為了解這方面的情況，筆者最近赴某沿海地區滿足IEC3條件的三類風場進行了調查，在某風電廠搜集了幾十臺風電機組的有關數據，重點對定槳距與變槳距兩種風電機組的功率曲線和發電量進行了分析比較，現將有關情況和數據報告如下。

2 定槳距風電機組與變槳距風電機組理論功率曲線比較

定槳距風電機組，一般在低風速段的風能利用系數高，當風速接近額定點，其風能利用系數開始下降。該風電機組的理論功率曲線見圖1。

變槳距風電機組由于葉片迎風角可以控制，即使風速超過額定點，其功率仍然保持穩定，并不隨著風速的進一步加快而繼續升高。該風電機組的理論功率曲線見圖2。

3 定槳距風電機組與變槳距風電機組實際功率曲線比較

將某風電廠多臺1.0MW定槳距及1.5MW雙饋異變變槳距風電機組的功率曲線圖進行比較，其中較為典型的功率曲線如圖3、圖4。圖3為1MW定漿距風電機組的實際功率曲線，其中G1曲線是該機組中低功率發電機在低風速時工作的功率曲線；G2曲線是該機組中高功率發電機在高風速時工作的功率曲線。

從圖3、圖4可以看出，定槳距風電機組在低風速段的風能利用系數較高，當接近風速額定點切換到高功率發電機工作后，超過額定風速段的風能利用系數開始下降，因為這時隨著風速的升高，功率上升已趨緩，過了風速額定點后，葉片已開始失速，風速升高，功率反而有所下降。而對于變槳距風電機組，由于葉片槳距可以調節，即使風速超過額定點，其功率仍然較高，功率曲線在風速額定點后也相對平穩。這就保證了較高的發電量產出，減少了風電機組因風速的變化而造成對電網的不良影響。另外，從圖3、圖4還可以看出，變槳距風電機組與定槳距風電機組在相同的額定功率點，變槳距風電機組額定風速比定槳距風電機組的額定風速要低。

4 定槳距風電機組與變槳距風電機組實際發電量比較

某風電廠1.0MW定槳距風電機組和1.5MW雙饋異變變槳距風電機組2009年下半年的發電量等數據如下。

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從表中各項數據看，定槳距風電機組額定功率為1MW，雙饋異變變槳距風電機組額定功率為1.5MW，其比值為1：1.5。定槳距風電機組故障停機時間較短，實際發電時間較長，半年發電總量為893323.6KW.h，1.5MW雙饋異變變槳距風電機組故障停機時間較長，實際發電時間較短，半年發電總量為1677789.40 KW.h，其比值為1：1.88。考慮1MW定槳距風電機組無功損耗較少，1.5MW雙饋異變變槳距風電機組無功損耗較多，將兩者的半年發電總量風別減去自身的損耗，其比值為1：1.87，1.5MW雙饋異變變槳距風電機組的比值仍然較大。考慮1.5MW雙饋異變變槳距風電機組的額定功率比1.0MW定槳距風電機組的額定功率大，為便于比較，將兩種風電機組的半年發電量風別除以其額定功率比值，1.5MW雙饋異變變槳距風電機組的發電量比值仍然高出25%以上。

5 結語

在某地對定槳距與變槳距兩種風電機組從功率曲線和實際發電量等方面進行比較，變槳距風電機組風能利用系數高，可充分捕獲風能；發電性能好，其半年發電量要比定槳距風電機組高出許多。因此，變槳距風電機組具有較大的優勢，勢必成為風電市場的主流機型。

[1]楊剛，陳鳴.一種有效計算風機發電量的新方法[J].華東電力，2008-07-24.