从米格-25到风电机组总体设计

　　在航空界流传着这样一个故事：
　　1971年秋第四次中东战争爆发前夕，4架苏联米格-25R侦察型进驻埃及，不时前往以色列上空侦察。以色列空军派出了当时西方最好的战斗机——美国研制的F-4“鬼怪”拦截。米格-25P打开了加力燃烧室，一会就抛开了尾追的F-4。F-4连忙发射AIM-9“响尾蛇”近距空空导弹，试图导弹尾追米格-25，没想到连导弹都没追上。此时以色列地面站发现，这架米格-25的速度超过了马赫3.2!这让西方大为震惊。
　　更让人震惊的是在1976年米格-25叛逃后，美日专家把米格-25完全拆解并彻底检查后发现，该机70%的部件是不锈钢，而当时美国的3马赫战机则使用了钛合金材料，它的密度只有不锈钢的60%。　　为什么米格-25能够在重量很重的情况下，达到如此高的飞行速度?主要还是得益于其优异的总体设计。
　　众所周知，在风机设计中，整机厂商通常扮演着组装厂的角色，根据叶片、齿轮箱、发电机、变流器与目标风场的具体条件，进行总体设计，得到发电性能最高的配置方案。
　　通常，在大部件选定后，叶片的性能曲线(Cp-λ)、发电机转速范围、齿轮箱效率、电气效率与自耗电就已基本确定，调整范围很小。
　　目前，MW级风电机组均为变速变桨机组，受发电机转速范围，风轮只能在特定的转速范围内运行，这就会导致机组在低风速和高风速段均无法在最优叶尖速比λ下运行，叶片效率Cp也无法达到最优，必然影响整机的发电效率。
　　在空气密度不变的条件下，通过调整齿轮箱传动比(传动比在一定范围内可调，且不影响成本)，可使风轮转速范围发生变化，进而影响不同风速下的发电效率。　　而空气密度发生变化时，由于风的能量发生变化，如果风机仍按一定的风速-转速对应关系(即最优叶尖速比)运行，而不改变转速范围，则无法在频率最高的风速区间内达到最优Cp，进而影响机组的发电效率分布。
　　同时，在不同的风场，风频分布也各不相同，如何在特定的风场条件(空气密度与风频分布)下，通过调整齿轮箱传动比，使得机组在该风场条件下发电效率最优，就成了机组总体设计过程中的一项重要任务。