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术语表 · 风电

切出风速

风机为避免载荷过大而停机或降功率的风速,公用事业规模机型一般为 25 m/s(10 分钟平均)。

风速很高时,叶片、轮毂、塔筒和基础承受的结构载荷增长得比多发电量的价值还快。切出风速就是控制器把叶片变桨到顺桨、施加制动并把风轮偏航到安全空转位置的阈值。

IEC I–III 类风机的经典数值是 10 分钟平均 25 m/s,短时阵风会更快触发(例如 3 秒平均超过 30–35 m/s)。部分海上和抗台风设计可延长到 28–34 m/s。

硬切出会让出力从满功率骤降到零。风暴扫过一个地区时,几分钟内可能损失数 GW,这是丹麦和德国北部电网运营商公认的难题。如今大多数厂商提供软切出或风暴穿越功能:利用变桨控制,从约 22–25 m/s 开始逐步降功率,到 30–34 m/s 降为零,使功率变化更平缓,还能回收一部分电量。

从电量角度看,切出风速影响很小。按典型的 Weibull 分布,大多数场址风速超过 25 m/s 的时间远不到 0.5%,所以年损失通常低于 1%。只有风速回落到较低的回差阈值(常为 20–22 m/s)以下,风机才会重新启动。

相关术语

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  • 切入风速

    在轮毂高度测得的、风机开始输出净电力的最低风速,现代机型一般为 2.5–4 m/s。

  • 额定风速

    风机达到额定功率的最低风速,现代公用事业规模风机一般为 10–13 m/s。

  • 功率曲线

    轮毂高度风速与风机电功率之间的关系,结合风速分布可估算年发电量。

  • 变桨控制

    让风机叶片绕自身长轴旋转以改变攻角,用于在额定风速以上调节功率,以及启动和停止风轮。

  • 偏航系统

    让风机机舱绕塔筒轴线转动、使风轮始终对准来风方向的电机、齿轮、轴承和制动器。