首页 理论教育 如何选择适合的低温型风机——以49.5MW风力发电项目为例

如何选择适合的低温型风机——以49.5MW风力发电项目为例

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:现以装机容量为49.5MW的风力发电项目为例,分析并选择机型。故该地区风电场应选用低温型风机。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。

如何选择适合的低温型风机——以49.5MW风力发电项目为例

现以装机容量为49.5MW的风力发电项目为例,分析并选择机型。

(一)初选机型

要求该风电场工程装机容量约49.5MW。根据风资源评估结果,该风场主风向和主风能方向一致,以西(W)和东东北(ENE)风的风速、风能最大和频次最高,盛行风向稳定。风速冬春季大,夏季小,白天大,晚上小。65m高度风速频率主要集中在3.0~11.0m/s。3.0m/s以下和20.0m/s以上的无效风速和破坏性风速极少。

(1)风功率密度分布图(图3-1-1)。从本风电场风功率密度分布图上可以看出,本风电场场址比较开阔,地形起伏较小,相对比较平坦,风能指标基本一致。

(2)风能评价。根据风能资源评估,本风场主风向和主风能方向一致,以ENE风和W风的风速、风能最大和频次最高。用WAsP 9.0软件计算风电机组各轮毂高度的年平均风速,平均风功率密度见表3-1-1。

该风电场风功率等级为3级,风能资源丰富,年有效风速(3.0~20.0m/s)时数为7893h,占全年的90.1%,11~20m/s时数为1663h,占全年的18.65%,小于3m/s的时段占全年的8.80%,小于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。

表3-1-1 不同高度的年平均风速、平均风功率密度表

(3)该风场50年一遇极大风速小于52.5m/s。60~70m高度15m/s风速湍流强度0.07左右,小于0.1,湍流强度小。根据国际电工协会IEC 61400—1(2005)标准判定该风场属IECⅢ类风场。

(4)根据该地区冬季低温统计,历年最低气温为-28℃,近5年低于-15℃的平均小时数为390~475h,低于-20℃的平均小时数为240~310h,低于-20℃的时间约占全年的2.7%~3.5%。故该地区风电场应选用低温型风机

(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:①叶片数,3片;②额定功率,850kW、1500kW、2000kW;③风轮直径,52~77m;④切入风速,3~4m/s;⑤切出风速,20~25m/s;⑥额定风速,11~16m/s;⑦安全风速,50.1~70m/s;⑧轮毂高度,61.5~65m。

(6)根据该场区风能资源特点,按照行距9D、列距5D(D为叶轮直径)的原则分别布置不同类型的风电机组,按风力发电机厂提供的标准状态下的(即空气密度1.225kg/m3状况下)功率曲线采用WAsP 9.0软件分别计算各风电机组理论发电量。并参照市场大致价格,对初选的机组分别进行投资估算和财务分析。

(二)年上网电量计算

1.理论年发电量计算

根据测风塔实测资料及风电机组布置方案,推荐机型SL1500功率曲线和推力系数,利用WAsP 9.0软件进行发电量计算,得到风电机组的理论年发电量和风电机组尾流影响后的发电量。

2.空气密度修正

考虑到风电场场址和该地气象站距离较近,高程相差不大,本阶段参考该地气象站的资料,风电场场址空气密度取1.059kg/m3,空气密度修正系数取0.864。

3.风电机组利用率

根据目前不同风电机组的制造水平和本风电场的实际条件,本次设计风电机组可利用率采用95%,修正系数取0.95。

4.风电机组功率曲线保证率

考虑到风电机组厂家对功率曲线的保证率一般为95%,本次在计算发电量时风电机组功率曲线保证率修正系数取0.95。

5.控制与湍流影响折减

当风向发生转变时,风机的叶片与机舱也逐渐随着转变,但实际运行中的风电机组控制总是落后于风电变化,因此在计算电量时要考虑此项折减。本风电场湍流强度介于0.05~0.07,湍流强度较小。本风电场此两项折减系数取4%,修正系数取0.96。

6.叶片污染折减

叶片表层污染使叶片表面粗糙度提高,翼型的气动性下降。考虑本风电场风电机组受到当地工业污染影响为主,空气质量较好,叶片污染折减系数取1%,修正系数取0.99。(www.xing528.com)

7.气候影响停机

根据该地区冬季低温统计,历年最低气温为-28℃,近5年低于-15℃的平均小时数为390~475h,低于-20℃的平均小时数为240~310h,低于-20℃的时间约占全年的2.7%~3.5%,因此发电量气候影响折减系数只取1%,修正系数取0.99。

8.厂用电、线损等能量损耗

初步估算厂用电和输电线路、箱式变电站损耗占总发电量的4%,修正系数取0.96。

经过以上综合折减后,该风电场推荐方案发电量成果见表3-1-2。

表3-1-2 推荐方案SL1500发电量计算成果表

由表3-1-2可以看出推荐方案华锐SL1500年上网电量为10661.3万kW·h,年利用小时数为2154h,容量系数为0.25。

(三)方案比较

通过比较发现方案2(华锐SL1500kW)的单位电度投资最小,风电机组性能价格最优。在选型过程中力求在同样风资源情况下,发电最多的机型为最佳。风力发电的一次能源费用可视为零,因此得出结论,发电成本就是建场投资(含维护费用)与发电量之比。节省建场投资又多发电,无疑是降低上网电价的有利手段之一。各方案比较见表3-1-3。

表3-1-3 各方案技术经济比较表

续表

初选机型的主要技术参数为:

(1)机型:变桨距、上风向、三叶片。

(2)额定功率:1500kW。

(3)风轮直径:77m。

(4)轮毂中心高:65m。

(5)切入风速:3.0m/s。

(6)额定风速:11.5m/s。

(7)切出风速:20m/s。

(8)最大抗风:52.5m/s。

(9)控制系统:计算机控制,可远程监控。

(10)工作寿命:≥20年。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈