【#第一文档网# 导语】以下是®第一文档网的小编为您整理的《浅谈低风速期切入风速的大小对风机的影响 曾志平》，欢迎阅读！
浅谈低风速期切入风速的大小对风机的影响 曾志平 摘要：风电机组在低风速段（2m/s--5m/s）运行时，由于受阵风的影响，使得风电机组频繁地启动和停机，这既增加了机组的损耗，又没有达到发电的目的。本文主要阐述了低风速段不同的切入风速对风电机组的损耗、风电机组的发电量以及风电场综合场用电率的影响。 关键词：风电机组；低风速；切入风速；损耗；发电量；综合场用电率。 1引言 风力发电，一种利用风力带动风车叶片旋转，把风的动能转变成机械能，再把机械能通过发电机转化为电能的发电模式。此发电方式的动力源，风，它的大小和方向以及持续性都势必影响到风电机组稳定性及其发电量。本文主要谈谈低风速时段时风力发电机组的频繁启停所产生的影响以及在该时段如何设置切入风速才能使风电场效益最大化。 2切入风速概念及机组的启动程序介绍 切入风速是针对并网型风力发电机而言的，是指达到并网条件的风速。也就是风力发电机可以并网发电的最低风速，低于此风速，机组会自动停机。 以上海电气的W2000N-105-80机型为例，此机型的切入风速为3m/s。风机在待机模式下，如果60s平均风速大于3m/s，启动倒计时程序，设置倒计时时间为120s。启动倒计时后，当风速大于3m/s时倒计时计数器减1，当风速小于3m/s时，倒计时计数器加1。倒计时满120s后，进入自检测模式。 在检测程序模式下，控制器将对变桨系统进行测试，主要包括变桨速度、变桨位置以及高速轴刹车检测。在所有部件完成测试后，风机进入空转模式。设定桨距角最小值为25°，设定转速最大值为2rpm。 如果控制器在空转模式下超过24小时或者10min平均风速小于3m/s，则退出空转模式，回到待机模式。 如果在120s内，如果风轮转速大于1.7rpm持续8s，则进入启动模式。 在启动模式下，风轮转速会逐渐增速至切入并网转速，如果桨叶从25°开始以每秒4°/s的速率逐渐打开至4°，与此同时，风轮转速大于2rpm，并且以0.2rpm/s的速率增速至切入并网转速10rpm，此时，控制风轮转速，使得风轮转速介于切入转速±0.5rpm范围内，维持5s之后，控制器向变流器发出并网信号，则进入切入模式。 在切入模式下，控制器控制风轮转速和桨叶角度，使得风轮转速介于切入并网转速±0.5rpm范围内，桨叶角度在4°至8°之间，维持5s之后，控制器向变流器发出励磁指令，确认该信号并且进入发电模式。此后风轮转速根据风速大小继续上升，桨叶角度打开至0°以最大限度捕获风能。 当风机处于发电模式下，如果以下条件任意一个满足则风力发电机组脱网并转入空转模式； a、10min平均风速小于3m/s，持续120s b、有功功率为负值，持续120s c、风轮转速小于8.3rpm 3实际案例及运行数据分析 吉山风电场8月份为低风速期，风速基本在2m/s—5m/s之间，风电机组长时间处于此低风速段，机组的启停比较频繁，所以选取这个月的运行数据作为参考，简单分析在阵风情况下，不同切入风速对风电机组的影响。为了避免单台风机的偶然事件，使数据更具有普遍性，本文以一个月为时间轴，以一条集电线为数据采集样本。首先设置集电一线风机的切入风速为3m/s，集电二线风机的切入风速为3.2m/s，集电三线风机的切入风速为3.5m/s。测试8月份各项运行数据如表1， 表1 8月运行数据 从表1可以看出，三条集电线的月平均风速最大也只有0.2m/s的差距，这样就更利于试验数据比较的准确性。如果算上故障损失电量，集电一线正常运行发电量为2349.85MWh，集电二线正常运行发电量为2301.904MWh，集电三线正常运行发电量为1996.15MWh，集电一线的发电量最大，集电三线的发电量最小，但集电一线在月平均风速比集电二线大0.2m/s的情况下，其发电量也只比集电二线多了47.946MWh，这个增量是非常小的。而在发电时间上，集电一线反而是最少的，集电三线最多。在切入次数和停机次数上，集电一线都是最多的，而集电三线则最少，导致集电一线的发电时间相对集电二线和三线较少，而集电三线的切入次数和停机次数比较少，所以发电时间相对较多。 由此可见，当风电机组处于每年长达数月的小风月份时，风电机组就会频繁地启动切入和停机，由于风机频繁启停对变桨电机、通讯滑环、变频器并网断路器的损耗可能不会马上体现出来，因为设备的疲劳度需要经过时间慢慢地积累，所以本文选取了测试后三个月的故障数据进行统计分析。表中数据显示，除了9月份没有出现类似故障，8月和10月故障都比较多，三个月总共出现19次此类的故障。其中集电一线风机出现12次，是三条集电线当中最多的，集电二线风机出现6次，而集电三线只出现了1次，是最少的。且在这些故障中，变桨驱动器急停故障和切入故障需要到风机现场复位，严重的甚至需要更换原件。变桨通讯超时的故障是最多的，这个故障基本都是因为滑环腔室内不干净，需要停机清理滑环才能消除故障，这就降低了风机的可利用率和发电量，从而影响风电场的经济效益。 在综合场用电率上，集电二线是相对较低的，从这个经济效益指标上考虑，集电二线显然是比较理想的选择，即切入风速设置为3.2m/s时，风电机组所产生的经济效益是相对比较好的。 4结论和建议 首先低风速段受阵风的影响，当切入风速为3m/s时，风机的发电量增加不多，综合场用电率比较高，且使得风机更加频繁地启停，这叫加大了变桨电机、通讯滑环和变频器的断路器等部件的工作量、疲劳度和风机整体机械及电气损耗；当切入风速为3.2m/s时，发电量降低了一点点，但是发电时间增加了、切入次数和停机次数也降低了很多，同时综合场用电率也降低了，这说明风机更加稳定地在发电运行，这就大大降低了风机自身频繁启停所造成的电气和机械损耗，同时经济效益也提高了；当切入风速为3.5m/s时，虽然切入次数和停机次数都比较少，但发电量下降了很多，而且综合场用电率也比较高，相对而言，经济效益就比较低。综上所述，本文认为，在夏季低风速期时，可将切入风速设置为3.2m/s，这样即降低了风机的频繁启停所带来的设备损耗又不影响风机的正常发电，同时还能提高风电场的经济效益。 参考文献： [1]双妙，宋波.风荷载的非高斯性对风机结构疲劳损伤的影响[J].哈尔滨工业大学学报，2017，49（12）：152-158. [2]苏银海.小型垂直轴风机低风速下性能优化的实验研究[D].东南大学，2016. 本文来源：https://www.dywdw.cn/6bf5a1e5332b3169a45177232f60ddccda38e68f.html
下载此文档
搜索文档
阅读：
文档下载
2024-03-31
