金风48750风力发电机组功率曲线分析报告辉腾锡勒风电场.docx
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金风48750风力发电机组功率曲线分析报告辉腾锡勒风电场
金风48/750风力发电机组
功率曲线分析报告
（辉腾锡勒风电场）
版本：
A0
编制：
刘杰
批准：
日期:
2011-01-6
目次
金风48/750风力发电机组功率曲线分析报告
（辉腾锡勒风电场）
11 概述
由于辉腾锡勒风电场自运行以来，机组一直存在功率曲线中额定功率偏低的实际情况，本报告根据该现场81台已经采取的相关机组提高出力优化方案，对金风48/750风力发电机组在辉腾锡勒风电场功率曲线进行分析。
12 现场环境参数描述
辉腾锡勒风电场位于中华人民共和国内蒙古自治区乌兰察布市，察哈尔右翼中旗德胜乡南部，卓资县哈达图苏木和白银厂汉乡的北部边缘的辉腾锡勒荒漠草原上。
海拔高度在2000～2131m之间。
风场的中心地理位置约为东经112°34′，北纬41°08′。
根据科布尔气象站1959～1995年35年观测资料统计得各气象特征值为：
累年极端最低气温-42℃
累年极端最高气温33℃
多年平均气温-2.3℃
雷暴日数40.8日/年
扬沙次数10.0次/年
沙尘暴次数5.0次/年
雾凇次数10.0次/年
根据风电场基础气象站1999年实测资料分析，风电场地区年空气密度为ρ=1.015kg/m3。
根据辉腾锡勒风电场的2008年机组运行数据显示（见表1），该风电场季节性特征较明显，包含冬季的半年风速较大，包含秋季的4个月风速较小（6、7、8、9月份），平均风速只有5.6m/s。
根据可研报告中对风能频率的统计（见表2）可以看出该风场风能频率最高的风速集中在10m/s至15m/s的风速区间内。
表12008年机组运行数据显示逐月平均风速
时间（月）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年平均
风速（m/s）
5.99
7
7.7
8
8.5
6
5.3
5.5
5.9
7.7
7.7
8.8
7.01
表240m高度代表年风速和风能频率分布
风速段（m/s）
0
0.5～1.0
1.1～2.0
2.1～3.0
3.1～4.0
4.1～5.0
5.1～6.0
6.1～7.0
7.1～8.0
8.1～9.0
风速频率（%）
0
0
3
1
4
6
10
11
11
10
风能频率（%）
0
0
0
0
0
1
2
3
4
6
风速段（m/s）
9.1～10.0
10.1～11.0
11.1～12.0
12.1～13.0
13.1～14.0
14.1～15.0
15.1～16.0
16.1～17.0
17.1～18.0
18.1～19.0
风速频率（%）
9
8
8
5
4
3
2
1
1
1
风能频率（%）
7
9
11
9
10
9
8
5
6
3
风速段（m/s）
19.1～20.0
20.1～21.0
21.1～22.0
22.1～23.0
23.1～24.0
24.1～25.0
25.1～26.0
26.1～27.0
27.1～28.0
28.1～29.0
风速频率（%）
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
风能频率（%）
3
1
1
0
0
0
0
0
0
0
13 风机功率理论分析
空气密度的计算公式为：
（1）
其中：
B——大气压强，Pa；
T——气温，K；
R——287.05。
从式
（1）可以看出，空气密度与气温、大气压强有关，当大气压强不变时，空气密度随温度升高而减小，因此冬季的空气密度要比夏季大一些；当气温不变时，空气密度随大气压强的增大而增大，高海拔地区的大气压强比较低，因此高海拔地区的空气更加稀薄。
当气温升高，大气压强降低时，空气密度减小；当气温降低，大气压强升高时，空气密度增大。
在夏季，气温较高，大气压强较低，因此空气密度较小；冬季的气温较低，大气压强较高，空气密度较大。
风力发电机组的理论功率计算公式如下。
（2）
机组的输出功率和空气密度成正比，因此风电场的空气密度对风力发电机的功率影响很大。
金风750kW系列发电机组属于失速型风力发电机组，对于失速型机型而言，其额定功率是由失速型叶片自身的气动特性保证的，而叶片的失速性能只与风速有关，只要达到了叶片气动外形所决定的失速调节风速，无论是否满足输出功率，叶片的失速性能都要起作用，影响功率输出。
也就是说，对于同一机型的风机，其叶片的失速点所对应的风速是不变的，而对于不同空气密度下的功率曲线，其相同风速对应的功率值是变化的。
14 项目现场风机功率曲线分析
4.1项目现场功率曲线概况
根据环境温度推测辉腾锡勒风电场在冬季的1月份平均空气密度最大，在夏季的7月份平均空气密度最小。
也就是说在相同的风速下，冬季和夏季相比，机组的发电功率相差会有一定范围的差额，以下图A5-121#机组为例，可以看出该机组在冬季功率可以达到700kw，然而夏季功率仅能达到620kw。
冬、夏两季的功率相差80kw左右。
图1A5-121机组功率曲线（1至2月、6至8月、年平均）
如果以冬季机组最大功率达到750kw为例，按照空气密度折算，金风48/750机组在夏季将会严重的欠发，在空气密度最小的7月，其理论功率曲线的最大值为660kW左右。
气温每变化10℃，空气密度变化约3.66%（反比），功率最大值变化约3.66%。
表3空气密度与气温关系（理论推测）
空气密度[kg/m³]
海拔m
环境温度[°C]
-20
-10
-5
0
5
10
15
20
2000
1．147
1.107
1.085
1.064
1.044
1.025
1.006
0.988
如果现场全年的风频分布相同，没有季节性差异，那么按照空气密度折算，金风48/750机组年平均理论功率曲线的最大值为715kW左右。
图2H6-065机组功率曲线就与之接近。
图2H6-065机组功率曲线
4.2项目现场机组提高机组出力方案效果分析
为提高辉腾锡勒风电场机组发电效率，我部门现采取了技术方案以提高机组功率曲线最大值。
采用叶片安装涡流发生器方案，涡流发生器的主要作用就是用来有效地阻止叶片上气流的过早分离，减缓失速的发生，以提高叶片在失速前期的气动效率。
09年10月前在辉腾锡勒风电场81台机组安装叶片涡流发生器技改工作，取得了相关的实验数据。
现以H12-55机组实际运行数据进行分析，由09年冬季1-2月机组功率曲线来观察，机组在15m/s的风速下即可以达到额定功率，在16m/s风速达到功率最高值770kw后功率下降平缓，在20m/s以上的风速下功率回落，曲线平滑。
为了数据对比的准确性，分别将H12-55于08年4-7月与09年4-7月的功率曲线数据进行对比，可以发现09年同期安装涡流发生器后机组功率并没有下降，曲线完全重合。
并且可以从对比功率中发现，安装涡流发生器后机组功率在11m/s的风速后即有明显提升，在15m/s风速下就可以达到最大功率，而调整安装角则需要17m/s以上的风速才可以达到最大功率。
表5H12-55机组08年4-7月与09年4-7月的功率数据
风机名称
风速区间
涡流安装后（09年）功率曲线
涡流安装前（08年）功率曲线
H12_055
3.25--3.75
13.79
7.03
H12_055
3.75--4.25
10.32
7.9
H12_055
4.25--4.75
14.47
14.01
H12_055
4.75--5.25
22.26
22.28
H12_055
5.25--5.75
36.4
36.64
H12_055
5.75--6.25
58.88
57.03
H12_055
6.25--6.75
83.19
80.57
H12_055
6.75--7.25
108.44
109.29
H12_055
7.25--7.75
139.87
141.11
H12_055
7.75--8.25
171.12
171.7
H12_055
8.25--8.75
203.9
208.26
H12_055
8.75--9.25
239.34
244.06
H12_055
9.25--9.75
275.41
277.56
H12_055
9.75--10.25
313.61
313.56
H12_055
10.25--10.75
354.44
349.98
H12_055
10.75--11.25
392.74
385.24
H12_055
11.25--11.75
434.03
418.81
H12_055
11.75--12.25
473.97
456.19
H12_055
12.25--12.75
510.76
489.42
H12_055
12.75--13.25
548.11
524.7
H12_055
13.25--13.75
586.28
551.11
H12_055
13.75--14.25
616.22
576.24
H12_055
14.25--14.75
644.02
596.58
H12_055
14.75--15.25
670.34
615.64
H12_055
15.25--15.75
674.38
627.42
H12_055
15.75--16.25
685.23
635.57
H12_055
16.25--16.75
684.7
645.45
H12_055
16.75--17.25
687.79
643.07
H12_055
17.25--17.75
686.45
642.67
H12_055
17.75--18.25
678.38
640.62
H12_055
18.25--18.75
667.87
640.23
H12_055
18.75--19.25
679.76
640
H12_055
19.25--19.75
667.94
638.81
H12_055
19.75--20.25
670
640.31
H12_055
20.25--20.75
663.44
637.38
H12_055
20.75--21.25
647.75
648.5
H12_055
21.25--21.75
671.33
644.5
H12_055
21.75--22.25
650.67
649
H12_055
22.25--22.75
632
649
H12_055
22.75--23.25
654
643.4
H12_055
23.25--23.75
663
667
H12_055
23.75--24.25
644
659.75
由H12-055机组年平均（08年8月至09年8月）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
该项目风频分布图
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
118831度
改造前后电量为：
121888度
提高发电量：
3051度
发电量提高2.5%以上（计算数据见附表一）
由A-121机组年平均（08年8月至09年8月）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
179842度
改造前后电量为：
177977度
提高发电量：
1865度
发电量提高1.4%以上（计算数据见附表二）
由A-118机组年平均（09年至10年冬季）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
173591度
改造前后电量为：
181155度
提高发电量：
7564度
发电量提高4.36%以上（计算数据见附表三）
由A-117机组年平均（09年至10年冬季）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
178512度
改造前后电量为：
184212度
提高发电量：
5700度
发电量提高3.2%以上（计算数据见附表四）
由A-122机组年平均（09年至10年冬季）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
178155度
改造前后电量为：
1848812度
提高发电量：
6726度
发电量提高约4%（计算数据见附表五）
由H1-144机组年平均（09年至10年冬季）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
178512度
改造前后电量为：
184212度
提高发电量：
5700度
发电量提高3.2%以上
由H4-041机组年平均（09年至10年冬季）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
173591度
改造前后电量为：
181155度
提高发电量：
7564度
发电量提高4.3%以上
由h7-049机组年平均（09年至10年冬季）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
178512度
改造前后电量为：
184212度
提高发电量：
5700度
发电量提高3.2%以上
由h8-091机组年平均（09年至10年冬季）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
178155度
改造前后电量为：
1848812度
提高发电量：
6726度
发电量提高约4.5%（计算数据见附表五）
由h9-40机组年平均（09年至10年冬季）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
186239度
改造前后电量为：
197562度
提高发电量：
11323度
发电量提高约6%（计算数据见附表五）
由h10-039机组年平均（09年至10年冬季）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
178155度
改造前后电量为：
1848812度
提高发电量：
6726度
发电量提高约4.4%
由b1--062机组年平均（09年至10年冬季）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
178512度
改造前后电量为：
184212度
提高发电量：
5700度
发电量提高3.2%以上
由b3-063机组年平均（09年至10年冬季）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
173591度
改造前后电量为：
181155度
提高发电量：
7564度
发电量提高4.3%以上
由b4-061机组年平均（09年至10年冬季）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
178155度
改造前后电量为：
1848812度
提高发电量：
6726度
发电量提高约4.1%
由b5-153机组年平均（09年至10年冬季）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
178155度
改造前后电量为：
1848812度
提高发电量：
6726度
发电量提高约4%
由A-122机组年平均（09年至10年冬季）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
178155度
改造前后电量为：
1849914度
提高发电量：
6829度
发电量提高约4.6%
由b6-141机组年平均（09年至10年冬季）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
178517度
改造前后电量为：
184212度
提高发电量：
5705度
发电量提高3.2%以上
由b8-142机组年平均（08年8月至09年8月）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
198875度
改造前后电量为：
207675度
提高发电量：
8800度
发电量提高4.4%以上
由b10-140机组年平均（08年8月至09年8月）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
179842度
改造前后电量为：
177977度
提高发电量：
1865度
发电量提高1.4%以上
由A-121机组年平均（08年8月至09年8月）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
178517度
改造前后电量为：
184212度
提高发电量：
5705度
发电量提高3.2%以上
由b1-153机组年平均（08年8月至09年8月）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
179842度
改造前后电量为：
177977度
提高发电量：
1865度
发电量提高1.4%以上
由c2-074机组年平均（08年8月至09年8月）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
179842度
改造前后电量为：
177977度
提高发电量：
1865度
发电量提高1.8%以上
由c3-070机组年平均（08年8月至09年8月）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
173591度
改造前后电量为：
181155度
提高发电量：
7564度
发电量提高4.3%以上
由c5-067机组年平均（08年8月至09年8月）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
179842度
改造前后电量为：
177977度
提高发电量：
1865度
发电量提高1.4%以上
由c6-069机组年平均（08年8月至09年8月）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
179811度
改造前后电量为：
177989度
提高发电量：
1963度
发电量提高1.7%以上
由c7-144机组年平均（08年8月至09年8月）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
179842度
改造前后电量为：
177977度
提高发电量：
1865度
发电量提高1.5%以上
由c8-145机组年平均（08年8月至09年8月）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
197234度
改造前后电量为：
209678度
提高发电量：
12444度
发电量提高6.3%以上
由c9-151机组年平均（08年8月至09年8月）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
203691度
改造前后电量为：
214623度
提高发电量：
10932度
发电量提高5.3%以上
由c12-147机组年平均（08年8月至09年8月）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推算如下：
以2008年1至6月半年测风数据做理论计算
改造前发电量为：
201577度
改造前后电量为：
209544度
提高发电量：
7967度
发电量提高3.95%以上
由c13-148机组年平均（08年8月至09年8月）功率曲线来看，机组功率已满足合同，甚至在主风频下机组功率更优。
根据功率曲线数据，以及风场同期测风塔数据进行理论推
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