摘要：随着绿色环保理念的提出，资源能源逐渐引起了重视，风能自然是无污染、可再生的清洁能源，逐渐的借助风能降低能耗，转化为工业电源应用渠道，是当前能源转化的必要模式，我国的风能建设已经逐渐成型化、产业化，作为主力电源之一，为促进节能减排、能源结构的优化，应关注风电机组发电量的问题，分析发电方式方法，结合实践经验，分析提高提升风电机组发电量的可行性措施，为我国能源的合理应用打好基础。
关键词：风电机组发电量；方法；实践分析
引言：风能发电产生的经济效益、社会效益都离不开风电机组发电，发电量的受影响因素较多，通常在选址、建设、器械运行维护上，均需要衡量风电机组发电量的影响条件，促使机组能够持续正常运行，减少受到气候与人力干扰带来的不良影响，而现实中各种客观因素的存在，让风电机组发电量实际的情况与预设的情况之间有所出入，不能实现预设的经济效益，分析风电机组发电量的影响条件，能够找到对应提高风电机组发电量的方法，降低耗损达到实际效果。
一、影响风电机组发电量的客观因素
1. 机组的可利用率影响
机组的可利用率通常是较高的，但很少能够达到100%，一旦出现故障，将会出现停机等问题，这也就导致发电量整体上受到影响，虽然看似短时间对风电机组发电量的影响并不大，但实际算起来，全年的风电机组发电量汇总，多年的风电机组发电量汇总，因为机组故障带来的影响还是十分可观的。
2. 电网因素
当前机组系统化入网后还是难以调节，故障下电网需要进行维护，这同样导致机组暂停运行，风电机组负荷量较大，当电网接入要求不合理时，为了避免超负荷下带来的风险，也只能对负荷进行限制，导致风电机组发电量达不到预期的水平。
3.突发时间影响
不良天气情况下，对部件造成腐蚀损害等，如下雨潮湿，电缆头绝缘击穿造成线路故障，就容易引发停机风险，或者在雷电天气下，线路保护发出预警信号，出现跳闸等问题，导致全年下来的风电机组发电量缩减。
二、提升风电机组发电量的方法和实践
1. 风电机组的安全性
不同的风电场条件具有不同的风况、气候因素等外部条件，因此风电机组根据不同的现场条件有不同的设计要求及相应的安全等级。
Vref -参考风速(10min平均值);
A -较高湍流强度等级;
B -中等湍流强度等级;
C -较低湍流强度等级 ;
Iref-风速为15m/s时的湍流强度。
50年一遇最大风速和湍流强度是机组选型的两个最基本的指标，在风电场内的风电机组的位置确定后，根据相关标准，还需要对每台风电机组的现场风况条件进行安全性评估，评估的风资源参数主要有：
(1) 各机位轮毂高度处的50年一遇最大风速(10min)和极大风速(3s);
(2) 各机位轮毂高度处的有效湍流强度(环境湍流强度与机位之间尾流产生湍流强度的叠加);
(3) 在0.2Vref～0.4Vref之间风速分布概率密度小于风电机组设计值;
(4) 入流角(入流气流与水平面的夹角≤8°);
(5) 风切变系数0.05
(6) 在主风向的机位多于5排或垂直主风向的距离小于3D(D为风电机组叶轮直径)时，会增加风电场的环境湍流强度，最终影响机位的有效湍流强度。
2. 机组布置
在风电场的风能资源分布和风电机组确定以后，机组布置是风电场项目实施的关键环节。机组布置即风电机组位置的选择，应通过对若干方案的技术经济比较，确定风电场风电机组的布置方案，使风电场获得较好的发电量。除了风电场的风能资源分布特点以外，机组布置还需要考虑土地使用、村庄、电力设施、环境敏感因素等客观因素的限制，风电机组周围的地形条件，建筑物、树木或其它障碍物的不利影响以及风电机组之间的尾流影响。
3. 尾流影响控制
气流在经过风电机组叶片时能量会减小，实际上，风电机组的叶片对风速有阻挡作用，在风电机组的下风向会产生类似轮船尾流的效果，该区域内会产生较大的湍流，同时风速也会降低。
研究成果表明，对单台风电机组，在距风轮2D-3D的顺风中心线处，风速减少35%-45%;在距风轮8D处，风速减少10%。尾流的直径在距风轮8D-10D为2.6D - 2.8D。对于行距为8-11D，列距为2-3D的布置，第二排的能量损失在10m/s时为8-20%。在平坦地区进行的7行布置的风电场的测量，其行距为9D，列距2D，第七排比第一排能量约损失20%。
一方面，考虑到风电机组的尾流影响，我们应该使风电机组间的距离越大越好;另一方面，土地使用和电网连接的限制又要求风电机组间的距离尽可能小。
根据经验，在平行于主风向方向上，风电机组间的距离一般保持5~9倍叶轮直径的距离;在垂直于主风向方向上，风电机组间的距离一般保持3~5倍叶轮直径的距离。如图3所示的排列考虑了多方面的因素，机组呈梅花型布置。
三、机组布置分析实例
图4为某风电场利用WasP软件计算的年平均风速分布图，从图中可以看出，风电场区域的地形条件具有一定的综合性，包括了粗糙度较小的水域(图的中间位置)，水域东侧的平地以及水域南部，西部和北部的丘陵地形。从图中的各个机位的风能玫瑰图可以看出，该地区的主要风能方向是西方及其偏南和偏北方向。由于水面的表面粗糙度较小，来自西风经过水面后仍有较高的能量。水域的东侧陆地区域，在气流登陆后，由于地面粗糙度增大，风速的衰减增加，风功率密度降低。水域的南侧、西侧和北侧都是丘陵地区，特别是水域的西侧丘陵区域的高地(山脊)走向与主风向垂直，气流在流经该地区时随着地面的抬升产生了强烈的爬坡加速效应，风速在山顶地区达到最大值，因此该山顶地区是理想的布机区域。
四、发电量计算
1. 直接测风估算法
用该种方法估算发电量时，在复杂地形情况下应每3 台风电机组安装一套测风系统，甚至每台风电机组位置安装一套测风系统，地形相对简单的场址可以适当放宽。在测风时应把风速仪安装在塔顶，避免塔影(风吹过塔架后的尾流影响)，如果风速仪安装在塔架的侧面，应该考虑盛行风向和仪器与塔架的距离，以降低塔架的影响。
2. 计算机模型估算法
利用WAsP 或其他软件，按照它的格式要求输入风电场某测风点经过验证和订正后的测风资料、测风点周围的数字化地形图、地表粗糙度及障碍物资料，就可以估算风电场中各台风电机组的理论年发电量。这种方法的优点是要求的测风资料少，成本低，在简单地形场址条件下结果比较可靠，是风能工作者的重要工具。
总结
综上所述，准确、可靠的风电场风资源评估是风电场设计的前提和基础。正确的机组选型是风电场设计的重点和关键，风电机组选择的正确与否直接影响到风电场长期运行的安全性和经济效益。风力发电是一项复杂的综合学科，为使风电场建设后能达到最好的经济效益，从宏观布局到微观选址，从机组选型到电网消纳都要统筹考虑，避免造成不必要的经济损失。
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论文作者:刘阳
论文发表刊物:《电力设备》2019年第9期
论文发表时间:2019/10/16
标签：机组论文; 风电论文; 发电量论文; 湍流论文; 风速论文; 风能论文; 风电场论文; 《电力设备》2019年第9期论文;