風(fēng)速對(duì)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量的影響研究

陳志強(qiáng)

摘? ?要：針對(duì)HT25P型號(hào)的風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量不足的現(xiàn)象，提出了風(fēng)速對(duì)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量的影響研究這一課題。通過(guò)實(shí)驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)，探究不同風(fēng)速對(duì)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量的工作效率和穩(wěn)定性的影響。得出風(fēng)速不足會(huì)使風(fēng)電機(jī)組因工作效率過(guò)低而造成了發(fā)電量不足;風(fēng)速過(guò)大則會(huì)降低風(fēng)電機(jī)組工作的穩(wěn)定性，導(dǎo)致工作中時(shí)常發(fā)生故障，進(jìn)而也造成了發(fā)電量不足的現(xiàn)象。根據(jù)多組實(shí)驗(yàn)，最終得到將風(fēng)速控制在10.5～11.5m/s時(shí)，風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量達(dá)到最大值。

關(guān)鍵詞：風(fēng)速? 風(fēng)電機(jī)組? 發(fā)電量? 工作效率

風(fēng)能是一種絕對(duì)清潔的能源，現(xiàn)已成功被應(yīng)用于電機(jī)發(fā)電環(huán)節(jié)中[1]。通過(guò)風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電量的過(guò)程中，對(duì)工作效率影響最大的因素就是風(fēng)速[2]。風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要有風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)組成[3]。風(fēng)輪中的葉片隨風(fēng)力而旋轉(zhuǎn)，來(lái)使帶電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中切割磁感應(yīng)線的操作，從而產(chǎn)生了感應(yīng)電流，并將電流呈遞給發(fā)電機(jī)來(lái)進(jìn)行電能的輸出操作[4]。隨著大型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造水平的不斷提高，風(fēng)電機(jī)組的應(yīng)用已趨于平穩(wěn)，但人們對(duì)于用電的需求量卻是日益加大，所以提升風(fēng)電機(jī)組的工作效率是現(xiàn)在研究的重點(diǎn)課題。

1? 風(fēng)速對(duì)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量的影響研究

1.1 風(fēng)速對(duì)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量功率的影響

風(fēng)速平均值通常分為三大類，首先是低風(fēng)速平均值，其風(fēng)速平均值范圍為l～4m/s;然后是中風(fēng)速平均值，其風(fēng)速平均值范圍為4～12m/s;最后是高風(fēng)速平均值，其范圍為12～18m/s[5]。下面通過(guò)HT25P型號(hào)的風(fēng)電機(jī)組來(lái)檢測(cè)不同風(fēng)速對(duì)風(fēng)電機(jī)組功率的影響情況。

在風(fēng)速較低時(shí)，風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速處于較低水平，此時(shí)平均功率維持在100～200kW之間，發(fā)電效率處于較低水平，風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電能力體現(xiàn)較弱。

當(dāng)風(fēng)速提高到10m/s以上時(shí)，風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速大幅提升，達(dá)到1600rpm以上，平均功率直線上升，實(shí)現(xiàn)了500kW以上的輸出。

從上面數(shù)據(jù)中可以清楚地看出，風(fēng)電機(jī)組的工作效率與風(fēng)速呈一定比例的線性關(guān)系，風(fēng)速越快風(fēng)電機(jī)組的輸出功率越高，在10m/s的中等風(fēng)速時(shí)，發(fā)電效率得以較佳體現(xiàn)。如果風(fēng)速不足會(huì)造成風(fēng)電機(jī)組的工作功率，進(jìn)而嚴(yán)重影響了風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量。所以要想使風(fēng)電機(jī)組正常的進(jìn)行工作，就必須保證10.5m/s以上的風(fēng)速。

1.2 風(fēng)速對(duì)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量穩(wěn)定性的影響

常理來(lái)講風(fēng)速越大，葉片運(yùn)動(dòng)的就越劇烈，產(chǎn)生的電流就會(huì)越多。那么是不是只要隨著風(fēng)速的增大，風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量就會(huì)不限制地增大。對(duì)此問(wèn)題我們通過(guò)HT25P型號(hào)的風(fēng)電機(jī)組來(lái)探究風(fēng)電機(jī)組工作時(shí)的穩(wěn)定性情況，其結(jié)果如下。

在風(fēng)速在理想的10m/s時(shí)，雖然大部分風(fēng)電機(jī)組都保持了500kW的發(fā)電輸出水平，但是也存在只有100kW的情況。主要原因是風(fēng)電機(jī)組的故障所致。

當(dāng)風(fēng)速達(dá)到13m/s以上時(shí)，風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電輸出出現(xiàn)較大波動(dòng)，平均功率出現(xiàn)200kW的低谷和500kW的低水平，其原因也是機(jī)組故障導(dǎo)致。此種風(fēng)速下，機(jī)組的故障率明顯增高。

當(dāng)風(fēng)速提高到15m/s以上時(shí)，風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電效率出現(xiàn)更為嚴(yán)重的波動(dòng)，只有少部分維持正常發(fā)電水平，大部分的機(jī)組出現(xiàn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)水平的發(fā)電輸出現(xiàn)象，其原因也是由于機(jī)組故障導(dǎo)致。

根據(jù)以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以看出雖然隨著風(fēng)速的增加，風(fēng)電機(jī)組的工作效率隨之增強(qiáng)，但風(fēng)速越高，電機(jī)中出現(xiàn)故障（功率明顯等于正常值）的次數(shù)就越多。在平均速度為11.5m/s時(shí)出現(xiàn)故障的概率為1/7;在平均速度為13.5m/s是出現(xiàn)故障的概率為1/3;在平均速度為15.5m/s是出現(xiàn)故障的概率為3/4。由此可見(jiàn)，風(fēng)速過(guò)大會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組工作故障的頻繁發(fā)生。所以高風(fēng)速下的風(fēng)電機(jī)組不能得到更大的發(fā)電量。因此要想得到風(fēng)電機(jī)組的最大發(fā)電量，應(yīng)該將風(fēng)速保證在10.5～11.5m/s范圍內(nèi)。

2? 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)分析風(fēng)速對(duì)HT25P型號(hào)電動(dòng)機(jī)組的影響研究，發(fā)現(xiàn)了該電動(dòng)機(jī)組的發(fā)電量并不僅僅隨著風(fēng)速的加大而增長(zhǎng)，而且隨著風(fēng)速的增大而升高了故障的概率。因此為了提高風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量，要將風(fēng)速控制在指定的范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

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