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金风48/750风力发电机组功率曲线分析报告（辉腾锡勒风电场）版本：A0编制：刘杰批准：日期:2011-01-6I目次目次..............................................................................I1概述................................................................................12现场环境参数描述....................................................................13风机功率理论分析....................................................................24项目现场风机功率曲线分析............................................................25结论...............................................................................26附表..................................................................错误!未定义书签。1金风48/750风力发电机组功率曲线分析报告（辉腾锡勒风电场）1概述由于辉腾锡勒风电场自运行以来，机组一直存在功率曲线中额定功率偏低的实际情况，本报告根据该现场81台已经采取的相关机组提高出力优化方案，对金风48/750风力发电机组在辉腾锡勒风电场功率曲线进行分析。2现场环境参数描述辉腾锡勒风电场位于中华人民共和国内蒙古自治区乌兰察布市，察哈尔右翼中旗德胜乡南部，卓资县哈达图苏木和白银厂汉乡的北部边缘的辉腾锡勒荒漠草原上。海拔高度在2000～2131m之间。风场的中心地理位置约为东经112°34′，北纬41°08′。根据科布尔气象站1959～1995年35年观测资料统计得各气象特征值为：累年极端最低气温-42℃累年极端最高气温33℃多年平均气温-2.3℃雷暴日数40.8日/年扬沙次数10.0次/年沙尘暴次数5.0次/年雾凇次数10.0次/年根据风电场基础气象站1999年实测资料分析，风电场地区年空气密度为ρ=1.015kg/m3。根据辉腾锡勒风电场的2008年机组运行数据显示（见表1），该风电场季节性特征较明显，包含冬季的半年风速较大，包含秋季的4个月风速较小（6、7、8、9月份），平均风速只有5.6m/s。根据可研报告中对风能频率的统计（见表2）可以看出该风场风能频率最高的风速集中在10m/s至15m/s的风速区间内。表12008年机组运行数据显示逐月平均风速时间(月)123456789101112年平均风速（m/s）5.9977.788.565.35.55.97.77.78.87.01表240m高度代表年风速和风能频率分布风速段(m/s)00.5～1.01.1～2.02.1～3.03.1～4.04.1～5.05.1～6.06.1～7.07.1～8.08.1～9.0风速频率(%)00314610111110风能频率(%)0000012346风速段(m/s)9.1～10.010.1～11.011.1～12.012.1～13.013.1～14.014.1～15.015.1～16.016.1～17.017.1～18.018.1～19.0风速频率(%)9885432111风能频率(%)791191098563风速段(m/s)19.1～20.020.1～21.021.1～22.022.1～23.023.1～24.024.1～25.025.1～26.026.1～27.027.1～28.028.1～29.0风速频率(%)0000000000风能频率(%)311000000023风机功率理论分析空气密度的计算公式为：RTB（1）其中：B——大气压强，Pa；T——气温，K；R——287.05。从式（1）可以看出，空气密度与气温、大气压强有关，当大气压强不变时，空气密度随温度升高而减小，因此冬季的空气密度要比夏季大一些；当气温不变时，空气密度随大气压强的增大而增大，高海拔地区的大气压强比较低，因此高海拔地区的空气更加稀薄。当气温升高，大气压强降低时，空气密度减小；当气温降低，大气压强升高时，空气密度增大。在夏季，气温较高，大气压强较低，因此空气密度较小；冬季的气温较低，大气压强较高，空气密度较大。风力发电机组的理论功率计算公式如下。PSCvP321（2）机组的输出功率和空气密度成正比，因此风电场的空气密度对风力发电机的功率影响很大。金风750kW系列发电机组属于失速型风力发电机组，对于失速型机型而言，其额定功率是由失速型叶片自身的气动特性保证的，而叶片的失速性能只与风速有关，只要达到了叶片气动外形所决定的失速调节风速，无论是否满足输出功率，叶片的失速性能都要起作用，影响功率输出。也就是说，对于同一机型的风机，其叶片的失速点所对应的风速是不变的，而对于不同空气密度下的功率曲线，其相同风速对应的功率值是变化的。4项目现场风机功率曲线分析4.1项目现场功率曲线概况根据环境温度推测辉腾锡勒风电场在冬季的1月份平均空气密度最大，在夏季的7月份平均空气密度最小。也就是说在相同的风速下，冬季和夏季相比，机组的发电功率相差会有一定范围的差额，以下图A5-121#机组为例，可以看出该机组在冬季功率可以达到700kw，然而夏季功率仅能达到620kw。冬、夏两季的功率相差80kw左右。3A5-121#机组冬、夏两季及全年功率曲线对比010020030040050060070080005101520251月至2月平均功率6月至8月平均功率全年平均功率图1A5-121机组功率曲线(1至2月、6至8月、年平均)如果以冬季机组最大功率达到750kw为例，按照空气密度折算，金风48/750机组在夏季将会严重的欠发，在空气密度最小的7月，其理论功率曲线的最大值为660kW左右。气温每变化10℃，空气密度变化约3.66%（反比），功率最大值变化约3.66%。表3空气密度与气温关系（理论推测）空气密度[kg/m³]海拔m环境温度[°C]-20-10-50510152020001．1471.1071.0851.0641.0441.0251.0060.988如果现场全年的风频分布相同，没有季节性差异，那么按照空气密度折算，金风48/750机组年平均理论功率曲线的最大值为715kW左右。图2H6-065机组功率曲线就与之接近。H6-065机组08年8月至09年8月年平均功率曲线01002003004005006007008000510152025H6-065机组08年8月至09年8月年平均功率曲线图2H6-065机组功率曲线44.2项目现场机组提高机组出力方案效果分析为提高辉腾锡勒风电场机组发电效率，我部门现采取了技术方案以提高机组功率曲线最大值。采用叶片安装涡流发生器方案，涡流发生器的主要作用就是用来有效地阻止叶片上气流的过早分离，减缓失速的发生，以提高叶片在失速前期的气动效率。09年10月前在辉腾锡勒风电场81台机组安装叶片涡流发生器技改工作，取得了相关的实验数据。现以H12-55机组实际运行数据进行分析，由09年冬季1-2月机组功率曲线来观察，机组在15m/s的风速下即可以达到额定功率，在16m/s风速达到功率最高值770kw后功率下降平缓，在20m/s以上的风速下功率回落，曲线平滑。H12-055机组09年1-2月功率曲线0100200300400500600700800051015202530安装涡流后冬季功率曲线为了数据对比的准确性，分别将H12-55于08年4-7月与09年4-7月的功率曲线数据进行对比，可以发现09年同期安装涡流发生器后机组功率并没有下降，曲线完全重合。并且可以从对比功率中发现，安装涡流发生器后机组功率在11m/s的风速后即有明显提升，在15m/s风速下就可以达到最大功率，而调整安装角则需要17m/s以上的风速才可以达到最大功率。H12-55机组安装涡流发生器同期（4月-7月）功率对比0100200300400500600700800051015202530涡流安装前（08年）功率曲线涡流安装后（09年）功率曲线5表5H12-55机组08年4-7月与09年4-7月的功率数据风机名称风速区间涡流安装后（09年）功率曲线涡流安装前（08年）功率曲线H12_0553.25--3.7513.797.03H12_0553.75--4.2510.327.9H12_0554.25--4.7514.4714.01H12_0554.75--5.2522.2622.28H12_0555.25--5.7536.436.64H12_0555.75--6.2558.8857.03H12_0556.25--6.7583.1980.57H12_0556.75--7.25108.44109.29H12_0557.25--7.75139.87141.11H12_0557.75--8.25171.12171.7H12_0558.25--8.75203.9208.26H12_0558.75--9.25239.34244.06H12_0559.25--9.75275.41277.56H12_0559.75--10.25313.61313.56H12_05510.25--10.75354.44349.98H12_05510.75--11.25392.74385.24H12_05511.25--11.75434.03418.81H12_05511.75--12.25473.97456.19H12_05512.25--12.75510.76489.42H12_05512.75--13.25548.11524.7H12_05513.25--13.75586.28551.11H12_05513.75--14.25616.22576.24H12_05514.25--14.75644.02596.58H12_05514.75--15.25670.34615.64H12_05515.25--15.75674.38627.42H12_05515.75--16.25685.23635.57H12_05516.25--16.75684.7645.45H12_05516.75--17.25687.79643.07H12_05517.25--17.75686.45642.67H12_05517.75--18.25678.38640.62H12_05518.25--18.75667.87640.23H12_05518.75--19.25679.76640H12_05519.25--19.75667.94638.81H12_05519.75--20.25670640.31H12_05520.25--20.75663.44637.38H12_05520.75--21.25647.75648.5H12_05521.25--21.75671.33644.5H12_05521.75--22.25650.67649H12_05522.25--22.75632649H12_05522.75--23.25654643.4H12_05523.25--23.756636676H12_05523.75--24.25644659.75由H12-055机组年平均（08年8月至09年8月）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：该项目风频分布图以2008年1至6月半年测风数据做理论计算改造前发电量为：118831度改造前后电量为：121888度提高发电量：3051度发电量提高2.5%以上（计算数据见附表一）由A-121机组年平均（08年8