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术语表 · 风电

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。

风速介于切入风速和额定风速之间时,风机运行在“第 2 区”:控制器调节叶轮转速,保持最佳叶尖速比,尽量多吸收功率,所以出力大致随风速的三次方上升。高于额定风速(“第 3 区”)后,变桨控制把出力限制在铭牌功率,放掉风中多余的能量。

额定风速取决于发电机和叶轮的大小搭配,通常用比功率(每平方米扫风面积的额定功率,W/m²)表示:

Prated = ½ ρ A Cp vrated³
  • 高比功率(400–450 W/m²):额定风速约 12.5–13.5 m/s,适合 IEC I 类高风速场址
  • 低比功率(200–300 W/m²):额定风速约 9.5–11 m/s,大约 2015 年以来成为陆上风电的主流
  • 海上(300–400 W/m²):额定风速约 10.5–12 m/s

额定风速越低,风机达到满发的时间越多,容量系数更高,出力也更平稳,代价是每 MW 的叶轮更大更重。Berkeley Lab 分析美国项目后认为,过去十年陆上风电容量系数的提升,很大一部分来自这种向低比功率的转变。

相关术语

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  • 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。

  • 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。

  • 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)。

  • 扫风面积

    风机叶片旋转形成的圆面积;风机功率与它成正比,它随风轮直径的平方增长。

  • 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。

  • 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。