影響風力發電機組功率的因素分析

摘要：風力發電機是一種綠色環保型能源，他的主要作用是能源結構的優化和改善。事實上，風力發電機是未來能源和電力發展的一個重要趨勢。但是風力發電機在工作中容易受到環境的影響。環境對風力發電機功率的影響是非常重要的。本文主要探討影響風力發電機幾個方面的因素。

關鍵詞：風力發電機，功率影響因素，發電量，功率

1功率曲線研究

1.1功率曲線與發電量

功率曲線和發電量功率曲線主要反映的是風力發電機的功率特性，這是衡量一個風力發電機機組風能轉化能力是否合格的標準，進行設備驗收時，功率曲線往往是重點考核對象，事實上，評價一種機型功率曲線是好是壞不能單純的根據圖標中關于風速和功率的定義來決定，而是要根據現場情況來進行分析和探討，除了機器本身原因，環境，風力，空氣質量等都是影響風力發電機功率的主要因素。

功率曲線是反映風力發電機功率的曲線，也是衡量機組風能轉化的重要因素指標，在驗收設備時，功率曲線被作為重點考核對象。其實，評價一種功率曲線的好壞不只是關注圖標中的風速-功率值，還需要根據現場具體情況進行分析。風力機組的功率主要是由葉片的氣動特性和機組的控制要求所決定的。大家都知道，是優化使得葉片的氣動設計功能能夠實現，但是因為其他某些因素的限制，葉片的氣動設計還是無法使得風力電動機能達到最好的效果。因為機組設計上和現實中的實際條件存在很大的差異，因此需要采取一些技術來實現最大發電量。一般來說，失速型機組需要根據風頻的縫補對安裝角度進行合適的調整，做到風度段最好的一段是風頻，這樣能使得變漿機組能根據湍流和激流等風俗進行優化控制。為了使得發電量能最大優化，因此需要處理好實際功率曲線和理論之間的偏差。

1.2功率曲線實際功率和標準功率的差別

根據風力發電機功率和風速之間的關系，可以得出風電機組的實際功率曲線。從技術上看，單獨設立一套測量系統是比較理想的情況，通過對機組的功率數據進行合理的記錄，并且同時測量環境，大氣，風速等環境參數，根據記錄的數據，能夠繪制出實際的功率曲線。同時還要根據周圍環境，大氣等對繪制出的實際曲線進行修正，看他是否在正常范圍內。實際工作中，功率曲線會受到現場和機組的限制，因此需要工作人員多利用機組控制系統進行風力發電機的功率記錄，這樣才能更好的進行風力發電機的控制。當然通過這種方式來記錄也存在一定的弊端，一點是大部分風力機的風速儀在葉輪的后面，這樣會大大影響風速測量的準確度，一點是機組控制系統并不是如此精確，需要使用其他一些裝置來彌補沒有環境氣溫，和大氣壓的不足。采用這種方式分析處理得到的功率曲線會存在一定的誤差。

本此測量選擇的數據是上海某風機監控數據，測量時間間隔為1分鐘。這種風力機機型比較普遍，大部分企業和單位都是使用這種風力機。他共同屬于三葉片，上風向，定槳距失速調節型風力機。他的額定功率是一樣的，葉輪轉速也是一樣的，都是33rpm，葉輪直徑普遍。

這臺風力機的實際功率和曲線沒有經過大氣壓力的修正，和實際標準的風力機曲線相比，都比較低，有的偏差能達到四分之一。A2風力機功率曲線一般能達到標準功率曲線，并且低風速段功率比較高，如果此時考慮環境影響，尤其是空氣密度的影響，在標準規格下，功率曲線會高出很多。

2風力發電機組功率的主要影響因素

2.1輸出功率

根據風能轉化的原理，風力發電機的功率主要決定因素是風速，不過除此之外，氣壓，氣溫和氣流等因素都會影響功率的輸出。功率曲線是在標準空氣條件下測出的，而槳葉的失速性能只是和風速有關，因此只要達到失速調節風速，不論是不是滿足功率條件，槳葉的失速性都能起到合適的作用，因此輸出功率是影響風力發電機功率的主要影響因素之一。輸出功率影響這風力發電機組的整體功率，除此之外，風力發電組其中一部分葉片也是影響風力發電機組功率的重要因素。

2.2葉片

如果風力機葉片受到污染，則葉片表面的污染物也會影響氣流的流動性，并且過早的形成渦流，一般情況下，葉片污染會造成風力機輸出功率下降，這也造成風力發電機輸出功率下降。風場風力機功率曲線的下降極有可能是受到葉片污染的影響。實際情況下，清洗葉片是一個非常困難度工作，曾經有國外文獻介紹說葉片污染有使用消防車進行沖洗的案例。通過風能公司的試驗，通過使用高壓進行沖洗效果不好，因為污染物會附著在葉片表面，人工清洗工作量比較大，如果在水中加入清潔劑，溶解污染物，葉片清洗效果會比較好。

3提高風力發電機實際運行功率的方法

通過風能公式W=1/2pV2F來分析影響風力發電機實際運行功率。公式中空氣密度p，風速V，和風輪受力面積F影響風力機的功率輸出，其中風速和空氣密度是一定的，是自然條件，而受力面積因風力發電機的原因也是固定的，因此可以這么說，葉片的干凈程度和安裝角度決定了風力發電機角度。因此處理好葉片的清潔問題，對風力發電機實際功率的提高，也有一定的積極作用。

葉片在運行過程中，會黏上一些空氣中的污染物，雖然只是形成一層薄薄的附著層，使得葉片表面變粗糙，翼型表面比較粗糙，這會對風力發電機造成一定的影響。當這種影響達到一定程度時，功率就不再變化。因為葉片處在高速運行狀態，因此污染物達到一定厚度后，葉片會停止發生變化，這時候葉片粗糙度已經成為固定數值。葉片表面污染會嚴重影響到風力機的功率，但是因為實際數據總是湊不夠，因此無法對污染層進行定量分析，清除葉片的污染層能夠在一定程度上提高實際的運行功率數值。

清洗葉片的方式最好簡單，風場在風區，清洗工作容易受到天氣的影響比較大，因此在清洗過程中耗費的人力物力也比較大。葉片表面污染層面的厚度也會影響清洗效果。失速功率調節風力機的功率是需要通過葉片來進行調節完成。因為葉輪轉速是一定的，風速只會增加葉片上產生的氣流分離現象，從而進入失速狀態。葉片失速后，氣流在葉片后面形成分離區，然后形成大的旋路東，最后導致葉片阻力增加升力減少。調節葉片一般從葉根到葉尖有一處扭角，他的攻角沿著軸線分布，通過葉片根部到葉片尖慢慢的減小，到失速狀態時，葉子根部拋面首先愛你失速，隨著風速的增加失速程度加深。

從理論上講 ，安裝葉片的角度加大后，能夠提高風力機的功率輸出，不過增大葉輪的氣動負荷，也能對低風速氣動性能產生影響，以至于造成功率下降，不過根據國內風場的實際試驗可以得出，增大葉片安裝角度會導致風力輸出功率變大，從而使得低風段功率也變大，這個與理論上的分析是有所出入的，通過調節葉片來進行角度安裝，這樣能防止設計功率數值被超，同時根據風速的頻率進行發電量的計算，才能取得最佳數值。通過計算風力機的實際數值，因為環境條件的影響，存在實際運行功率曲線會低于標準功率曲線的這種現象，通過提高風力機器輸出功率，能夠減小和標準功率曲線之間的偏差，并且通過調節葉片運行的狀態，使得污染層到一定厚度時，受到葉片氣流的沖刷，于是不再增加，葉片表面不發生變化，從而影響發電機的功率。

4總結

風力發電機是綠色環保機器，本文主要討論風力發電機的幾個主要因素，討論關于功率曲線和發電量，功率曲線實際功率和標準功率的區別，以及影響風力發電機主要功率的因素這幾點，通過這些數據和因素的分析，可以更好的應用于風力發電活動中。最后提出提高功率曲線的方法，對風力發電機提高效益有很大的幫助，對工廠的發展和經濟效益也有重大意義。

參考文獻

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