低風速風電場風電機組選型探討

　　風能是潔凈環(huán)保的可再生能源，人類對風能的利用至少已經(jīng)有3000年歷史，由于受到當時經(jīng)濟、技術(shù)方面的因素制約，風力發(fā)電技術(shù)發(fā)展緩慢。19世紀70年代世界爆發(fā)石油危機之后，歐美等發(fā)達國家為尋找能夠替代化石燃料的新能源，投入了大量的科研經(jīng)費與激勵政策研制風電機組。二十世紀，風力發(fā)電事業(yè)在全球范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展，風電機組單機發(fā)電量從最初的kW級發(fā)展到現(xiàn)在的MW級，從最初的小型離網(wǎng)型單機發(fā)展到現(xiàn)在大型并網(wǎng)型機組。從最初的木制葉片、固定輪轂及側(cè)偏尾舵調(diào)速發(fā)展到現(xiàn)在的玻璃纖維片、定槳距或變槳距以及偏航對風調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
　　全球風能理事會（GWEC)2012年3月7日公布的調(diào)查結(jié)果顯示，2010年全年新建風力發(fā)電設(shè)備的裝機總?cè)萘颗琶孜坏氖侵袊?16.5GW)，比排名第二的美國(5.12GW)多出2倍多。這意味著中國的裝機總?cè)萘窟h超美國，是世界第一風電大國。
　　從目前的發(fā)電方式的碳排量來看，煤發(fā)電為275g，油發(fā)電為204g，天然氣發(fā)電為181g，風力發(fā)電為20g。風力發(fā)電的碳排量相比之下小得多。除水電外，風電是開發(fā)技術(shù)最成熟、開發(fā)成本最低，也是未來最具大規(guī)模價值的可再生能源之一。
　　中國“十二五”規(guī)劃提出的100GW風電裝機目標中，將有至少20GW的份額屬于低風速風電場。譬如，廣西的風場大部分屬于低風速區(qū)，近期開發(fā)的力度加大，而在廣西風力發(fā)電規(guī)劃項目選定的96個風電場選點中，桂林占了48個，可以說，桂林是廣西風力發(fā)電開發(fā)的重點。
　　建立風場的首要任務(wù)就是要選擇適合于風場地域特點的風電機組。譬如，為適應桂林地區(qū)的特殊運行環(huán)境，必須要求風電制造企業(yè)調(diào)整原有設(shè)計方案，并提供調(diào)整方案后樣機的試驗數(shù)據(jù)，以保證調(diào)整方案的合理性。在風場的運行過程中密切關(guān)注風電機組設(shè)計方案中較為薄弱的環(huán)節(jié)，提高風電機組運行的可靠性。由于近年來風電發(fā)展迅速，部分生產(chǎn)企業(yè)急于占領(lǐng)市場，忽略對調(diào)整方案樣機的測試與試驗，給風電發(fā)展帶來了巨大的隱患。
　　本文結(jié)合在廣西地區(qū)低風速風區(qū)的工作實踐經(jīng)驗，主要討論風場選擇風電機組及運行維護應重點關(guān)注的幾個問題。
　　風電機組葉片審查
　?。?）翼型方案審查
　　低風速區(qū)需更優(yōu)化的葉片，在更低的風速下吸收更多的風能。
　　風電機組葉片作為風電機組的核心部件之一，其性能質(zhì)量直接影響整體機組的效率，設(shè)計合理的葉片是保證風電機組正常穩(wěn)定運行的重要因素。另一方面葉片制造成本占風電機組設(shè)備的20%－30%，因此提高葉片的性能一直是風電技術(shù)研究的方向。葉片的氣動設(shè)計包括外形設(shè)計及氣動性能計算，氣動外形設(shè)計決定了風能利用效率，氣動性能計算是評價葉片外形設(shè)計的關(guān)鍵指標。