“三北”地區(qū)限電已是多年頑疾,風(fēng)電開發(fā)的主戰(zhàn)場已然轉(zhuǎn)移到低風(fēng)速區(qū)域,但低風(fēng)速風(fēng)場風(fēng)能資源并不豐富,又面臨風(fēng)電上網(wǎng)電價逐年下調(diào)的趨勢,如何確保風(fēng)電場的盈利能力就成為開發(fā)者最為頭疼的問題。
顯然,認(rèn)知影響風(fēng)電場盈利能力的因素是解決上述問題的關(guān)鍵。
值得一提的是,已有項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)表明,前期風(fēng)機(jī)選型、中期風(fēng)機(jī)運(yùn)行、后期風(fēng)機(jī)評估改善是影響風(fēng)電場盈利能力的主要因素,如何控制這些因素的風(fēng)險(xiǎn)并使其發(fā)揮積極作用是業(yè)內(nèi)必須解決的挑戰(zhàn)。
前期風(fēng)機(jī)選型
風(fēng)電場能否盈利,取決于風(fēng)機(jī)的發(fā)電能力。一般而言,在葉輪翼形氣動效率相同的情況下,葉輪直徑越大,風(fēng)機(jī)的發(fā)電能力越強(qiáng)。下圖描述了不同葉輪直徑下的功率曲線對比。由此可見,在額定滿發(fā)之前,大葉輪風(fēng)機(jī)有明顯的發(fā)電優(yōu)勢。
大小葉輪功率曲線對比
但大葉輪意味著大的載荷,從下圖兩臺風(fēng)機(jī)的推力曲線對比情況看,大葉輪風(fēng)機(jī)的最大推力明顯高于小葉輪風(fēng)機(jī)。那么,推力大的風(fēng)機(jī)所承受的載荷也大,這需要風(fēng)機(jī)有更強(qiáng)的結(jié)構(gòu),這就帶來風(fēng)機(jī)成本的增加。
大小葉輪推力曲線對比
通常情形下,參照IEC標(biāo)準(zhǔn)定義,在風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)階段都有假設(shè)的目標(biāo)風(fēng)況條件,大葉輪風(fēng)機(jī)意味著較低的平均風(fēng)速、較低的湍流強(qiáng)度、較小的風(fēng)剪切。但在實(shí)際風(fēng)機(jī)選型中,往往會出現(xiàn)風(fēng)場實(shí)際風(fēng)況條件和風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的風(fēng)況條件不一致的情況,一旦選型不適宜風(fēng)況環(huán)境,非但發(fā)電量達(dá)不到預(yù)期,也會對風(fēng)機(jī)的壽命產(chǎn)生致命的影響。
以下兩圖分別顯示的是某風(fēng)場實(shí)際風(fēng)速分布、湍流強(qiáng)度分布與風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的假設(shè)風(fēng)況的對比情況。由此可見,風(fēng)場實(shí)際風(fēng)速分布高于設(shè)計(jì)分布,但湍流強(qiáng)度分布明顯小于設(shè)計(jì)。如果僅僅因?yàn)轱L(fēng)場實(shí)際風(fēng)速高于設(shè)計(jì),就要選擇小1號葉輪直徑的風(fēng)機(jī),勢必會嚴(yán)重影響風(fēng)場的開發(fā)潛力。
某實(shí)際風(fēng)場的風(fēng)速分布與設(shè)計(jì)對比
某實(shí)際風(fēng)場的湍流強(qiáng)度分布與設(shè)計(jì)對比
值得注意的是,一般情況下,風(fēng)場的實(shí)際風(fēng)況數(shù)據(jù)源于測風(fēng)塔,其結(jié)果大多是10分鐘的統(tǒng)計(jì)值,例如平均風(fēng)速、標(biāo)準(zhǔn)差和湍流強(qiáng)度等,缺乏能代表風(fēng)速瞬態(tài)變化的秒級數(shù)據(jù),所以這就很難給出風(fēng)場的極端風(fēng)況條件,例如陣風(fēng)等。