第三节 风电机组的参数与性能

一、风电机组的主要参数

风力发电机组最主要的参数是风轮直径（或风轮扫掠面积）和额定功率，风轮直径和额定功率为产品型号的组成部分。风轮直径（或风轮扫掠面积）说明机组能够在多大的范围内获取风中蕴含的能量，是机组能力的基本标志。额定功率是与机组配套的发电机铭牌功率，其定义是“正常工作条件下，风力发电机组的设计要达到的最大连续输出电功率”。风轮直径应当根据不同的风况与额定功率匹配，以获得最大的年发电量和最低的发电成本，配置较大直径风轮供低风速区选用，配置较小直径风轮供高风速区选用。表3-2列出了某1.5MW风力发电机组的主要参数。

二、功率曲线

风力发电机的性能特性是由风力发电机的输出功率曲线来反映的。风力发电机的输出功率曲线是风力发电机的输出功率与场地风速之间的关系曲线。在风力发电机组产品样本中都会给出一个功率曲线图，横坐标是风速，纵坐标是机组的输出功率。功率曲线主要分为上升和稳定两部分，机组开始向电网输出功率时的风速称为切入风速。随着风速的增大，输出功率上升，输出功率大约与风速的立方成正比，达到额定功率值时的风速称为额定风速。此后风速再增加，由于风轮的调节，功率保持不变。定桨距风轮因失速有个过程，超过额定风速后功率略有上升，然后又下降。如果风速继续增加，为了保护机组的安全，规定了允许机组正常运行的最大风速，称为切出风速。机组运行时遇到这样的大风必须停机与电网脱开，输出功率立刻降为0，功率曲线到此终止。

功率曲线的测试要有专门的测风塔，严格按照国际电工委员会（IEC）制定的标准方法进行。对应于风速的实测功率值是很分散的，最终得出的功率曲线是大量实测值概率分布按照规定方法归纳出来的。在风电场用机载风速仪和功率传感器测出的功率曲线是不规范的，只能作为参考。

另外应注意样本上提供的功率曲线是换算成标准空气密度条件下的数值，应用时要考虑现场的实际情况。

风力发电机的制造厂家在出售风力发电机时都会提供其产品的输出功率曲线。第四节中图3-44是风速频率曲线和定桨距失速型电机组的功率输出曲线。

根据场地的风能资料和风力发电机的功率输出曲线，可以对风力发电机的年发电量进行估算。估算方法是：

（1）根据安装场地的风速资料，计算出从风力发电机的启动风速至停机风速为止全年各级风速的累计小时数。

（2）根据风力发电机的功率输出曲线，计算出不同风速下风力发电机的输出功率。

（3）利用公式估算年发电量。

式中 Q——风力发电机的年发电量，kWh；

P_v——在风速v下，风力发电机的输出功率，kW；

t_v——场地风速v的年累计小时数，h；

v₀——风力发电机的启动风速，m/s；

v₁——风力发电机的停机风速，m/s。

此外，风力发电机的发电量还受风力发电机安装高度、安装场地风速大小的影响。如果场地选择不合理，即便性能很好的风力发电机也不能产生很好的效益；相反，如果场地选择合理，性能差一些的风力发电机也会产生很好的效益。因此，为了获得更多的发电量，应该十分重视风力发电机安装场址的选择。