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术语表 · 风电

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。

功率曲线分为四段:低于切入风速(约 3 m/s)时出力为零;之后陡峭上升,大致按三次方增长,直到额定风速(10–13 m/s);接着是保持铭牌功率的平段;到切出风速(约 25 m/s)时停机或平缓降功率。

厂家公布的担保曲线按 IEC 61400-12-1 测得:测风塔立在上风向 2–4 倍叶轮直径处,数据取 10 分钟平均,按 0.5 m/s 分仓,并折算到参考空气密度(通常为 1.225 kg/m³)。空气密度较低时,比如高海拔或炎热地区,曲线会向右移。

年发电量(AEP)由功率曲线和场址的风速频率分布相乘得出,风速分布一般用 Weibull 分布描述:

AEP = 8,760 × Σ P(vi) × f(vi)

这样算出的是毛发电量。净发电量还要扣除尾流损失(5–15%)、可利用率损失(2–5%)、电气损耗(1–3%)、叶片老化、覆冰和限电。在可获银行融资的评估报告里,总损失 15–20% 很常见。

实际运行表现会偏离担保曲线,原因包括湍流强度、叶轮范围内的风切变、入流角和叶片前缘腐蚀。湍流通常会抬高曲线拐点附近的出力,压低额定风速附近的出力。

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。

  • 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)。

  • Weibull 分布

    描述某场址各风速出现频率的双参数概率分布,由尺度参数 c 和形状参数 k 确定。

  • Betz 极限

    开放式风轮从风中能提取的动能理论上限:16/27,约 59.3%。

  • 容量系数

    电厂在一段时间内的实际发电量,与按额定容量满发同样时间的发电量之比。