（中国大唐集团科技工程有限公司）
摘要：本文通过分析风电机组实际功率曲线与标准功率曲线的差异，介绍了采用叶片加装涡流发生器案改善 风电机组功率曲线的方法，为以后的改造提供了思路和解决方案。
关键词：与标准功率曲线的差异；现状；优化措施
一、风电机组实际功率曲线与标准功率曲线的差异
根据风力发电机在一段时间内输出功率和同一时刻的风速之间的对应关系，就可以得到风电机组的实际功率曲线，比较理想的状态则是单独设立一套独立的检测系统，记录机组的功率数据，同时测量环境气温、大气压力和环境风速等各种环境参数，根据记录的数据，测绘出风电机组的实际功率曲线，以此同时，根据环境气温、大气压力对实际功率曲线进行修正，观察机组实际功率曲线与标准功率曲线的差异是否属于正常范围。在实际工作中，由于受现场条件和机组数量较大的限制，多利用机组控制系统的测量数据，通过中央监控系统进行记录，这种方式存在两种缺点：一是多数风力机的风速仪位于叶轮的后部，风速的测量准确度受到影响，其次机组控制系统没有环境气温和大气压力等环境参数的测量或是所得到的测量值不准，需要补充其他辅助装置进行数据的补充。因此，采取这种方法分析处理得到的机组实际功率曲线应允许有一定的误差。
二、风电机组功率曲线现状
由于各种原因，不少业主对功率曲线有着“严格”的要求。为了达标，厂家只有采取多种修正方式。如果一个风电场（如：33台机组）同一机型的每一台机组，不需要严格的限制条件就能在每个时段、每个风速段上生成的功率曲线都符合合同约定，在合同要求之上。那么，其功率曲线可能是采取多种措施或手段进行了修正。而这种“修正”往往既不利于良好地反映机组性能，又不利于机组维修和调整。有的甚至因对功率曲线的过度调整而危及部件寿命，增加故障几率等。由某国外机组的功率曲线数据可知（见表1、表2），提高机组的额定功率可以降低其满负荷风速。如为了降低功率曲线上的满负荷风速，减小湍流强度对功率曲线的不利影响，不顾及设备安全，过度地调高机组额定功率，势必增加变频器、发电机等部件的故障几率。
正如其他物件的度量一样。在度量时，首先应核实度量工具是否合格；其次还需排除各种影响因素，而不是简单地考察测量数值是否满足要求。因此，在考察风电机组的实际运行功率曲线时，首先需保证功率曲线的生成程序、生成方式，相关传感器及参数设置的正确，同时，还需排除各种内部和外界的干扰因素。
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要让机组运行得到的功率曲线作为判断机组性能的重要参考依据，在考察期内应注意以下几方面的问题：机组状态及运行条件正常（如：没有限功率，风速仪的传递函数准确、可靠，测量时间及其连续性符合相关标准，机组控制器、功率检测元件、风向标、风速仪、叶片零位和控制参数等正常）；功率曲线的采样周期、数据采样、数据筛选、生成方式等科学、合理，并与现场机组的运行条件相适应，而不是一味地、教条地执行IEC61400-12标准；采取多种有效措施排除风况、地形等因素的干扰（如：把不同机位、不同风电场的同一厂家同种机型批量机组的功率曲线进行分析和比较）；在考察期内没有修改机组的功率控制程序及功率参数等。
如把实测功率曲线、标准（理论）功率曲线和机组运行生成功率曲线，他们的形成条件和用途彼此混淆，势必造成思维混乱，失去了功率曲线所应有的作用，同时，也会因此产生不必要的纠纷和矛盾。
三、风电机组功率曲线的优化措施
方案一：更换轮毂。更换轮毂可以改变桨叶的调整角度，从而实现改变风压得面积。但是改造需要的时间较长，以后的生产中，需要根据季节的变换及时地调整角度，来适应空气密度的变换，如果调整 不及时可能会造成，机组超发严重而引起机组的损坏，造成运行风险。该方案适合于风机功 率曲线偏差较大的机组改造。
方案二：加装涡流发生器。为提高风电场机组发电效率，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。
涡流发生器实际上是以某一安装角垂直地安装在机体表面上的小展弦比小叶片，所以它在迎 面气流中和常规机翼一样能产生翼尖涡，但是由于其展弦比小，因此翼尖涡的强度相对较强。这种高能量的翼尖涡与其下游的低能量边界层流动混合后，就把能量传递给了边界层，使 处于逆压梯度中的边界层流场获得附加能量后能够继续贴附在机体表面而不致分离。这就是 涡流发生器的基本工作原理。下图为叶片在安装涡流发生器后的c/p值的变化量。
经过实际计算和运行试验分析，最终采用加装涡流发生器的方式来达到改善功率曲线的目的。
结语：
我们应当理性对待风电机组的功率特性考核与效率问题，采用合理措施生成功率曲线和判断机组性能，减少不必要的纠纷和争论，把主要精力集中于提高机组整体性能，降低机组的长期度电成本上。
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论文作者:荆昌
论文发表刊物:《电力设备》2016年第23期
论文发表时间:2017/1/19
标签：机组论文; 功率论文; 曲线论文; 涡流论文; 风电论文; 发生器论文; 叶片论文; 《电力设备》2016年第23期论文;