摘要：人们生活水平的提高，用电需求的不断增多，促进了我国电力产业的不断发展。风力发电机在风电场的建设过程中一直都发挥着重要的作用。风力发电机在使用的过程中也会受到环境、交通运输和其他多种条件的制约。但是，从具体选型的时候，一定要先分析工作中的相关经验，之后再通过结合实际的情况，真正考虑一些分析问题的方法。本文就陆上风电风机设备选型与运行经验展开探讨。
关键词：风电风机；设备选型；运行经验
引言
风力发电机组是风电场的主要生产设备。对于一个风电场来说，风电机组选择的正确与否直接影响到风电场的经济效益，其重要性不言而喻。在经过选址、测风、风电场项目确定之后，首要的问题就是风电机组的选型。而风电机组的选型，一般要从风电机组的装机场地、安全等级、技术性能、经济效益等方面考虑问题。
1研究背景
我国拥有非常丰富的风力资源，实际可开发的风能资源已经达到2.53亿千瓦，近海风场可以开发的风能资源是陆上的3倍。目前，我国风机制造商中确实涌现出现了一些好的发展机遇，各类新能源和风力发电技术也相对比较成熟。另外，风力发电的规模较大，成本也较低，受到了国家人员的高度重视。国内的风机制造业是以国家廉价的人工成本和雄厚的制造技术为基础的，在发展的过程中面临着良好的机遇，所以势必会在国际市场上也大有作为。虽然我国的风力发电面临着众多的优势，但是我国风电设备制造业也存在着众多的风险，行业的竞争也势必变得越来越激烈。我国的风机制造业几乎是从零开始，现已经掌握了整机和零件制造技术，并迅速实现了批量生产。包括叶片、齿轮箱和发电机也已经在研制过后投入了批量的生产。但电控系统的研制还需要经历漫长的一个过程。
2风电风机技术的现状
2.1双馈异步式
在双馈概念中，需要采用绕线式异步发电机，通过电刷与小型交流器的连接，将发电机进行固定，确定额定功率。除此之外，还需要利用交流器控制发电机的功率因数与速度，将机组工作保持在更宽的发电范围内，以达到满足风力发电需求的目的。双馈异步式机型具有显著的优势，其优势主要体现在三点，首先，可以进行变速运行，提高发电量，保证系统效率。其次，可以采用小型交流器，保证系统的稳定性，为电网的无功功率提供支撑。最后，可以利用先进技术解决方案，满足并网导则的要求。
2.2全直驱式
在全功率变流器概念中，变流器将发电机和机械传动系统与电网隔离。全部发电机发电功率都经过变流器馈入电网。典型应用采用同步（永磁）和异步发电机。变流器提供发电机的转矩和速度控制。相对于双馈型概念的优势：①消除发电机与电网之间的相互影响；②降低电网出现故障时对风机产生的机械冲击；③增加并网导则符合性；④确保全速度范围；⑤提升年度发电量；⑥全功率的无功功率能力；⑦全面的功率控制。
2.3半直驱式
半直驱式本身也属于直驱式的表现方式。在半直驱式的背景下，主要可以中速变流器和小型的发电机相互结合，并更好地被使用。其主要的优势可以表现在如下几个方面：第一，风电机组的转速相对较低，从而有效地降低机械的应力。第二，半直驱式的风电机组的重量比较轻，本身的尺寸也比较小，所以在使用的过程中能够表现出一定的优势。
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3风电风机设备选型
3.1风电机组的选型原则
根据充分有效地利用资源、规模开发、降低单位工程造价的原则，充分考虑我国风资源和建设地址，对建设风电场的机组选型提出以下原则：①通过风能资源评估，根据IEC61400-1的标准来确定风电场的类型等级；②根据交通运输条件和安装条件，确定单机容量的范围；③根据气候条件，确定几种备选的机型；④用WAsP软件将几种备选机型作初步布置，计算出其理论发电量；⑤对各备选机型及其配套费用作投资估算。其中风电机组的价格用最新的招标价格计算；⑥计算各备选机型的度电成本、kW投资等指标；⑦结合各备选机型的特征参数、结构特点、控制方式、成熟性、先进性、售后服务等进行综合的技术经济比较，确定机型。
3.2风机组选型时的注意事项
在进行风机组选型的过程中，需要注意如下几点内容：第一，根据《风力发电机组安全要求》的规定，可以先分析轮毂的年平均风速和湍流的强度，从而将风电机组分成4个等级。在实际执行的过程中，可以根据风机的地址选择有效的安全等级。最后再根据气温的范围来确定标准型号的机组。在沿海地区，大家也需要对风机组的防腐性提出更高的要求。第二，要尽可能选择容量较大且配合变桨变速技术的机型，从而也就能够在减少风电机组数量的基础上增加发电量。这样也就能够在减少土地面积和吊装次数的基础上来提高经济效益。采用大型的机组一方面能够通过提高输电电压来降低成本，另外一方面也能够在短时间内找到备用品。第三，应该注意风机组本身的价格和基础费用。如果单机容量在建设时表现的不同，那么应该先比较配套设备和设施的费用，之后尽可能地选择价格较低的设备。第四，厂家应该设置专门的服务机构和服务设施来负责风机的维修。
4风电运行经验
风电运行经验主要指进行风电场的运行维护，通过运行维护工作的开展实施，保证风电机组的可靠性，提高风电机组的可利用率。风电运行经验主要体现在两个方面，第一，了解风电场运行情况，充分了解运行设备的故障与原因。首先，对故障情况进行分析，了解故障类型，并进行针对性处理。调查研究显示，风电场运行中出现的错误主要体现在以下几个方面，分别是电压错误，程序错误，通讯中断，电路硬件错误，发电机与叶轮转速不匹配等问题，针对这些问题，进行恰当的处理，可以发挥出重要的作用，确保风电场正常运行［3］。其次，对故障原因进行分析，了解故障产生的原因，从根本着手，提出解决故障的方法措施。第二，了解设备质量，进行售后评价。在风电运行过程中，保证设备质量，进行恰当的售后评价十分重要。调查研究显示，风机变桨问题较为突出是一个常见问题，变桨电机轴承故障率高，是售后的关键，为解决风机变桨问题，需要对现场进行调试，加强技术培训，尽可能解决问题，有效处理问题。另一个常见问题就是风电机组故障，风电机组故障是一个较为常见的问题，极易出现故障，其中，故障原因主要是由设备本身质量，环境因素引起的，在售后处理后，可以进行恢复运行，解决较为明显的安全隐患，保证风电运行的稳定性。
5设备质量和售后评价
风机的变桨电机内部的轴承出现了较高的故障。在经过检查之后不得已加大了变桨电机制动力矩，并验证其操作的过程是否能够满足抗台的要求。在使用的过程中，经常会因为变桨系统内部的容量不足，从而使得变桨机电、驱动模块和其他部件经常出现被损坏的现象。另外，风电变频器系统在第一年运行的过程中，其水冷系统经常发生故障，变桨蓄电池也经常因此出现老化，内部的曲线值也没有能够达到实际的理论值。在建设的过程中还存在着如下几点问题：第一，在维修的过程中不能够提供全面的维修资料。不仅不能够提供控制程序中的参数、元器件的产品说明书和其他资料，甚至也不能够提供与风机控制相关的逻辑图。第二，厂家的工作人员在风机设备投产之后不能及时到现场进行调试和消缺，之后没有对有关人员及时进行培训。
结语
总而言之，研究陆上风电风机设备的选型与运行经验十分重要，不仅可以确保风机设备的合理性，提高经济效益，还可以提高风电机组的运行稳定性，保证电机组的安全可靠，实现经济利益的最大化，创造更大的价值。
参考文献：
[1]陈金枫.陆上风电风机设备选型与运行经验[J].能源与环境,2016(05):60-61.
[2]陈新本.变频调速设备在电厂辅机设备上的应用[D].山东大学,2017(03):59-63.
论文作者:冯国威
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
标签：风电论文; 风机论文; 机组论文; 设备论文; 发电机论文; 过程中论文; 故障论文; 《电力设备》2019年第8期论文;