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低风速使用场景下应该选择哪种风电机组?

一、风电机组叶片审查

1、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。

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。

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。

二、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。

三、偏航系统审查

偏航系统是由回转支撑轴承、弹簧阻尼装置和四台电机驱动的齿轮传动机构组成的。带有内齿的偏航轴承用螺栓连接在塔筒顶部,外环与机舱座连接,内环与塔架法兰连接。偏航驱动机构一般都是由电机、减速机构成。偏航锁紧力矩由数套偏航刹车盘提供。偏航时各刹车盘处于半释放状态,自动解缆时各刹车盘处于全释放状态。

偏航系统是水平轴式风电机组必不可少的组成系统之一,对风电机组利用风能起着非常巨大的作用。偏航系统的主要作用有两个。其一是与风电机组的控制系统相互配合,使风电机组的风轮始终处于迎风状态,充分利用风能,提高风电机组的发电效率;其二是提供必要的锁紧力矩,以保障风电机组的安全运行。

四、控制系统审查

目前风力发电亟待研究解决的两个问题发电效率和发电质量,都与风电控制系统密切相关,控制软件中参数的设定(如:对风向风速调整的跟随速度等)对机械部件的寿命影响也较大。这些参数的设定既要考虑发电量又要顾及机械部件的使用寿命,最佳运行参数是理论推导与现场运行经验相结合的产物。审查时要密切关注这些参数的确认方法是否合理,是否对参数的变化范围进行了确认。

五、防雷系统审查

防雷系统由外部防雷与内部防雷组成。外部防雷包括:叶片的防雷保护、机舱的防雷保护、塔架及引下线、接地网。内部防雷包括:等电位连接、隔离、过电压保护设备。设备启动前要逐一检查测试相关内容。根据多年的运行情况分析,防雷系统的薄弱环节为转动部分与静止部分的等电位连接,尤其是叶片的根部与轮毂处的连接。初期有部分厂家仅采用一条导线将叶片防雷系统与金属轮毂相连。

运行中由于导线长度或结构不合理,导线被拉断,从而使叶片运行时产生的静电无法导出。若发生雷击,短期导出大电流无法实现,此种结构存在很大的风险。近期厂家逐渐重视此结构的改进,连接处使用碳刷传递电流,通过两个碳刷和平行的有间隙的两个放电导板,越过旋转轴承转移到主机架。现场运行维护中应重点关注此部分连接方式是否合理。

运行前须对样机的接地电阻的测试结果进行核实,以确认其是否满足防雷系统的需要。

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