前言
為便于在概念設(shè)計(jì)或初步設(shè)計(jì)階段快速確定機(jī)組總體設(shè)計(jì)參數(shù),特編制該計(jì)算器,供業(yè)內(nèi)同仁參考使用.
本計(jì)算器的輸入條件分為風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)參數(shù)與目標(biāo)風(fēng)場(chǎng)條件兩類(lèi),通過(guò)計(jì)算得到不同組合方案下的風(fēng)電機(jī)組等效小時(shí)數(shù).
1、輸入條件
1.1風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)參數(shù)
1.1.1機(jī)組容量:風(fēng)電機(jī)組的額定容量,單位為kW.
1.1.2風(fēng)輪直徑:風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪直徑,單位為m.
1.1.3發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速:發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速分為發(fā)電機(jī)并網(wǎng)轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速,單位為rpm.
對(duì)于雙饋發(fā)電機(jī),其轉(zhuǎn)速范圍較為確定,并網(wǎng)轉(zhuǎn)速通常為70%n0(n0為同步轉(zhuǎn)速),額定轉(zhuǎn)速通常為117%n0——120%n0;對(duì)于永磁電機(jī),其轉(zhuǎn)速范圍較寬,并網(wǎng)轉(zhuǎn)速可達(dá)到50%n0,額定轉(zhuǎn)速通常為110%n0.
1.1.4切入/切出風(fēng)速:風(fēng)電機(jī)組的切入/切出風(fēng)速,單位為m/s.
1.1.5齒輪箱傳動(dòng)比:齒輪箱傳動(dòng)比,無(wú)單位.
對(duì)于有高速機(jī)型與半直驅(qū)機(jī)型,直接填寫(xiě)齒輪箱傳動(dòng)比;對(duì)于直驅(qū)機(jī)型,齒輪箱傳動(dòng)比為1.
1.1.6葉片參數(shù):葉片參數(shù)包括最優(yōu)Cp,以及最優(yōu)Cp對(duì)應(yīng)的最優(yōu)葉尖速比λ,兩參數(shù)均無(wú)單位.
由于每款葉片均有不同的Cp-λ曲線(xiàn),但將市場(chǎng)上現(xiàn)有的全部葉片均輸入程序存在困難,故通過(guò)對(duì)不同葉片的Cp-λ曲線(xiàn)進(jìn)行無(wú)量綱化處理,得到一條具有代表性的(Cp/Cp0)-(λ/λ0)曲線(xiàn)(Cp0與λ0分別為最優(yōu)Cp及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)λ).在計(jì)算過(guò)程中,通過(guò)輸入特定葉片的最優(yōu)Cp與最優(yōu)λ,將該葉片的Cp-λ曲線(xiàn)還原.
1.1.7效率與自耗電:效率包含機(jī)械效率(主要為齒輪箱效率)與電氣效率(包括發(fā)電機(jī)效率、變流器效率、變壓器效率),單位為%;自耗電為機(jī)組自耗電,單位為kW.
由于機(jī)組效率與自耗電在不同的工況下存在差異,為簡(jiǎn)化計(jì)算,本計(jì)算器將效率與自耗電簡(jiǎn)化為恒定值進(jìn)行處理.
1.2目標(biāo)風(fēng)場(chǎng)條件
1.2.1空氣密度:風(fēng)電機(jī)組預(yù)計(jì)使用地的風(fēng)場(chǎng)平均空氣密度,單位為kg/m3.
1.2.2年平均風(fēng)速:風(fēng)電機(jī)組預(yù)計(jì)使用地的輪轂高度處的風(fēng)場(chǎng)年平均風(fēng)速,單位為m/s.
由于發(fā)電量計(jì)算過(guò)程中,需采用風(fēng)速分布,為簡(jiǎn)化計(jì)算,本計(jì)算器默認(rèn)風(fēng)速分布服從瑞利分布(k值為2的威布爾分布).
1.2.3折減系數(shù):風(fēng)場(chǎng)發(fā)電量折減系數(shù),單位為%.
根據(jù)國(guó)家發(fā)改委于2009年6月2日發(fā)布的《關(guān)于對(duì)中國(guó)風(fēng)電發(fā)電量折減問(wèn)題的說(shuō)明》,我國(guó)風(fēng)電項(xiàng)目折減系數(shù)范圍大致在55%——80%之間,通常取70%——80%.
2、輸出條件
2.1等效小時(shí)數(shù):風(fēng)電機(jī)組在目標(biāo)風(fēng)場(chǎng)的年等效小時(shí)數(shù),單位為h.
本計(jì)算器考慮閏年的因素,按照每年8766h計(jì)算,并四舍五入至0.1h.
2.2方案對(duì)比結(jié)果
對(duì)方案1與方案2的等效小時(shí)數(shù)進(jìn)行對(duì)比,等效小數(shù)高的方案即更優(yōu)方案;如兩方案的等效小時(shí)數(shù)完全相等,則認(rèn)為兩方案效果相同.
3、示例
要設(shè)計(jì)一款82米風(fēng)輪直徑的1.5MW機(jī)組,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或外購(gòu)件信息可確定如下參數(shù):
1、機(jī)組容量:1500kW.
2、風(fēng)輪直徑:82米.
3、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速:假設(shè)采用轉(zhuǎn)速范圍為1050rpm——1750rpm的雙饋電機(jī).
4、切入/切出風(fēng)速:根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假設(shè)分別為3m/s與25m/s.
5、齒輪箱傳動(dòng)比:假設(shè)為100,或根據(jù)發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速與風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速計(jì)算得到.
6、選定葉片最優(yōu)λ與最優(yōu)Cp:假設(shè)分別為10和0.49.
7、效率與自耗電:假設(shè)機(jī)械效率為97%,電氣效率96%,自耗電40kW.
8、風(fēng)電場(chǎng)條件:空氣密度1.225kg/m3,年平均風(fēng)速7.5m/s(服從瑞利分布),折減系數(shù)70%.
將以上參數(shù)輸入計(jì)算器,點(diǎn)擊“快速計(jì)算”按鈕,得到等效小時(shí)數(shù)計(jì)算結(jié)果.
如存在兩種設(shè)計(jì)方案,在點(diǎn)擊“快速計(jì)算”按鈕后,自動(dòng)對(duì)兩種方案的等效小時(shí)數(shù)進(jìn)行計(jì)算,并將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,如方案1(2)等效小時(shí)數(shù)高于方案(2)時(shí),對(duì)比結(jié)果欄中顯示“方案1(2)效果更好!”;如兩方案等效小時(shí)數(shù)完全相等,則顯示“兩方案效果相同!”.
風(fēng)電機(jī)組總體設(shè)計(jì)計(jì)算器：請(qǐng)點(diǎn)擊進(jìn)入
