薛軍凱

（國電電力寧夏新能源開發(fā)有限公司，寧夏 銀川750001）

0 引言

風(fēng)能是一種完全意義上的可再生、無污染的清潔能源，并且具有儲量大、分布廣、綠色環(huán)保等優(yōu)勢。 隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源短缺問題越來越嚴(yán)重，能源的價格也在不斷的上升，風(fēng)能作為最重要的可再生能源之一，風(fēng)能的開發(fā)利用越來越引起世界各國的重視，其中風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能的最主要形式。

1 風(fēng)力機選型

1.1 機型的選擇

風(fēng)電場的開發(fā)以及風(fēng)電機組的選擇，既要充分有效的利用風(fēng)能資源，也要兼顧風(fēng)力機組的效率達到最高。對應(yīng)同一個風(fēng)電場，在不同的觀測點，應(yīng)該按照各個觀測點的特點進行選擇，而不是固定統(tǒng)一的選擇同一種機組。

1.2 單機容量的選擇

隨著風(fēng)電技術(shù)的大力發(fā)展， 風(fēng)機的單機容量也在逐漸的增大，但根據(jù)目前國內(nèi)外風(fēng)電市場的情況和國內(nèi)已經(jīng)建設(shè)的風(fēng)電場來看，就從單機容量來考慮，主要可以分為四個級別：

1.2.1 600kW 級機組

該機組使用的單機容量多為600kW 或者750kW， 機組葉片長度在19～23m 間，機艙重量在19~23t 之間，比較適合安裝在地形較復(fù)雜的風(fēng)電場，對于我國這種級別的風(fēng)電場，主要運用的廠家是新疆金風(fēng)和浙江運達等。

1.2.2 850kW 級機組

該機組使用的單機容量基本在850~1000kW 之間，風(fēng)機葉片長約為25m，機艙重量約27t。這類機組適合地質(zhì)條件較差和運行困難的風(fēng)電場，該機組技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，并且運行業(yè)績也不錯。

1.2.3 兆瓦級機組

這類機組的單機容量在1000~2000kW 之間， 風(fēng)機葉片長約在32~42m 之間，機艙重量約40~70t。 該機組適合于交通相對方便、風(fēng)電場場地平坦的電場。 在技術(shù)上比較成熟，國內(nèi)外市場份額較大。

答：9月2日我們接到了受害游客的口頭報告，由于技術(shù)原因，我們在5日上午才收到書面詳細報告，并向涉事酒店了解了情況。在全面了解情況后，我們在5日向瑞典外交部通報了情況并提出嚴(yán)正交涉。中國外交部也在北京向瑞典駐華大使提出了嚴(yán)正交涉。我們希望瑞方對這3名中國公民提出的徹查事實真相、道歉、懲處涉事警察、賠償?shù)仍V求盡快給予回應(yīng)。但快2周過去了，瑞方?jīng)]有一點回應(yīng)。這不符合國際慣例。3名中國游客身心受到傷害，期待瑞方對他們的合理訴求盡快給予回應(yīng)，所以只能訴諸媒體。

1.2.4 多兆瓦級機組

這種機組使用的風(fēng)機部件屬于超長、超重、運行和吊裝困難的類型，目前主要使用在海上風(fēng)力發(fā)電。從目前風(fēng)電裝機趨勢來看，逐漸以MW 級機組為主。 安裝發(fā)電容量大的風(fēng)機機組，可以減少風(fēng)電場運行以及維護成本，還可以降低整個風(fēng)力發(fā)電成本，因此兆瓦級機組將逐漸成為市場主流。

1.3 風(fēng)電機組選型的經(jīng)濟性

評價風(fēng)力發(fā)電機組選型所帶來的經(jīng)濟性，主要是指針對特定風(fēng)場投資所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。 對于一個風(fēng)電項目，主要投資風(fēng)險有固定資產(chǎn)投資、年上網(wǎng)電量大小和上網(wǎng)電價等。 電網(wǎng)電價基本保持不變或者是變化不大，但是風(fēng)電機組設(shè)備價格有波較大動，風(fēng)力發(fā)電項目的投資能否取得良好的回報已成為影響風(fēng)電項目投資的主要問題。 所以說，對于一個風(fēng)電場的建設(shè)和投資，需要考慮的主要因素有單位千瓦的造價、年上網(wǎng)發(fā)電量的大小和資金內(nèi)部收益率等。 通過對風(fēng)電場建設(shè)的各個方面的計算、比較和分析，得出能反映選擇機組的最佳經(jīng)濟效益。

2 風(fēng)力機選型相關(guān)參量

2.1 風(fēng)力機輸出特性

對于一個特定的風(fēng)力發(fā)電機組，該機組輸出功率的大小取決于風(fēng)電場的風(fēng)速值，風(fēng)力機的輸出特性如圖1 所示：

圖1 風(fēng)力機輸出特性

根據(jù)圖1 風(fēng)力機輸出功率與風(fēng)速的關(guān)系可表示為：

2.2 容量系數(shù)

對于某一個特定的風(fēng)電場在某段時間內(nèi)，風(fēng)力機在風(fēng)電場中所起到的效率的高低，取決于年平均風(fēng)能利用率的大小，風(fēng)能利用率越大，風(fēng)機的效率越高。 為了更精確的反應(yīng)風(fēng)電場的經(jīng)濟性，在此我們引進

式中：Vi、Vr、Vc是指風(fēng)力機的啟動風(fēng)速、 額定風(fēng)速和截止風(fēng)速，v指的是風(fēng)速介于Vi和Vc之間時，發(fā)電機輸出功率和額定功率之比，通常稱之為輸出特性，是一個與風(fēng)速有關(guān)的函數(shù)，用線性函數(shù)表示：容量系數(shù)。 風(fēng)電場的容量系數(shù)Cf是指風(fēng)電場在一定的時間段內(nèi)，實際發(fā)電量與這段時間段內(nèi)的額定發(fā)電量的比值，也是風(fēng)力發(fā)電機組年平均輸出功率與pr額定功率的比值，即有：

將風(fēng)力機輸出特性v 和風(fēng)電場風(fēng)速概率密度函數(shù)pw（v） 代入式（4）可得：

容量系數(shù)是風(fēng)電場選址以及風(fēng)力機選型的重要依據(jù)也是反映風(fēng)電場經(jīng)濟性的一個最重要指標(biāo)。 風(fēng)電場的容量系數(shù)Cf越大，經(jīng)濟性越好，發(fā)電成本也就越低。引入可用率A，它是指風(fēng)力機年風(fēng)速利用時數(shù)T 與全年總小時數(shù)的比值：

在實際應(yīng)用中常用計算式：r

對于一個特定的風(fēng)電場在確切的時間段內(nèi),反映風(fēng)力機在風(fēng)場中效率高低的最主要的指標(biāo)是年平均風(fēng)能利用率， 風(fēng)能利用率越大，風(fēng)機的效率越高。風(fēng)力機的年平均利用率等于風(fēng)力機年平均效率與風(fēng)力機容量系數(shù)的乘積。 若要提高風(fēng)能利用率，可以適當(dāng)提高風(fēng)力機的年平均效率，即提高風(fēng)力機在額定風(fēng)速范圍內(nèi)的運行時間，當(dāng)然最有效的方法就是提高風(fēng)力機容量系數(shù)。通常我們選取年平均容量系數(shù)作為衡量風(fēng)力機利用風(fēng)能的指標(biāo)。

2.3 風(fēng)電成本

風(fēng)力發(fā)電機工作時，由于受到、雪、風(fēng)暴等自然因素的制約，幾乎不可能實現(xiàn)全運轉(zhuǎn)。所以有必要選擇最佳風(fēng)力機爭取在同一風(fēng)能資源情況下發(fā)出更多的電，產(chǎn)生更好的經(jīng)濟效益。 為了更明確的反映風(fēng)電場建設(shè)的投資效益，通常引進風(fēng)力發(fā)電成本作為衡量指標(biāo)，風(fēng)電成本是建場投資（包括運行與維護費用）與發(fā)電量的比值，節(jié)約建場投資費用又能發(fā)出更多的電能， 是降低上網(wǎng)電價的最好手段。 相比火電、核電，風(fēng)力發(fā)電具有如下特點：

（1）風(fēng)力發(fā)電機的輸出特性受風(fēng)電場風(fēng)速影響大。

（2）風(fēng)力發(fā)電建設(shè)工期短，運行費用較低，但建設(shè)風(fēng)電場的一次性投資大，需要較長的資本回收期,風(fēng)險相對較大。 在某些情況下，風(fēng)力機的選擇是按發(fā)電成本最小也就是按容量系數(shù)最大為原則。風(fēng)電成本可表示：

式中：C 表示風(fēng)力發(fā)電總成本、A 表示機組總投資成本、B 表示機組運行費用、D 表示風(fēng)力發(fā)電機的維護費用、n 表示投資回收期、i 表示利率。 對式（8）進行處理變形可得：

式中：E 表示每kW 功率年運行與維修費用與每kW 功率建場投資之比，G 表示每kW 功率建場投資（元/kW）。

實質(zhì)上，式（10）中Q 是風(fēng)力機在滿負荷、全運轉(zhuǎn)的理想條件下的發(fā)電成本，在這種情況時容量系數(shù)等于1，成本最小。 而在實際運用中風(fēng)力機不可能滿負荷、全運轉(zhuǎn)的，因此容量系數(shù)始終是要小于1。 對于一個特定的風(fēng)電場，Q 值是基本不變的或者說變化不是很大， 從式（10）可以看出，要使得風(fēng)電成本最小，也就要使風(fēng)力機的容量系數(shù)越大。 因此，在風(fēng)電場建設(shè)中選擇最佳風(fēng)電機組就是選擇機組類型容量系數(shù)最大的機組，才能獲得最好的經(jīng)濟效益。

3 結(jié)束語

總之，風(fēng)力發(fā)電之所以成本高，主要是風(fēng)電機組的價格太高，風(fēng)電機組的投資占了整個風(fēng)電場建設(shè)總投資的一半以上。而在風(fēng)電場建設(shè)期間，選擇適合風(fēng)電場的機組不僅能更有效的利用風(fēng)能，也是降低風(fēng)電成本的有效手段，因此機組的優(yōu)化選型是至關(guān)重要的。

［1］呂鵬遠,鄧志勇.風(fēng)電場建設(shè)中的風(fēng)力發(fā)電機組選型[J].水利水電技術(shù),2009,40(9):57-61.

［2］謝建民,邱毓昌.大型風(fēng)力發(fā)電場選址與風(fēng)力發(fā)電機優(yōu)化匹配[J].太陽能學(xué)報,2001,22(4): 466-471