风电机组选型的技术经济比选

　　1 引言
　　风电机组选择是诸种因素、多指标综合优化的结果，首先需要对项目风资源进行详尽的论证，在比较机组发电能力等技术因素的基础上，综合考虑机组安全可靠性、设备价格及后期运营维护成本等。风力发电工程设计过程中，在各机型上网电量基础上进行经济效益比选，最终选取最优机型。
　　2 单机类型与容量的选择
　　风电机组单机容量范围的确定，一般可根据风电机组的制造水平、技术成熟程度和价格，并结合风电场的气象条件、风况特征、安全等级的要求，考虑现场交通运输条件、地质构造状况及吊装施工条件等因素进行，拟定若干不同的单机容量方案。
　　2.1 风电机组类型
　　风电机组按风轮桨叶分类可分为定桨距型和变桨距型。定桨距型风电机组的叶片安装好以后不能变桨，高风速时，靠叶片的失速来调节功率的输出，额定风速较高。其主要优点有：机械结构简单，易于制造；控制原理简单，易于运行；故障率较低。主要缺点有：额定风速较高，风轮转换效率较低；转速恒定，机电转换效率较低；叶片重量大，制造较难，不宜制造大型机组。变桨距型风电机组各叶片可以根据风速大小变距转动，使风对叶片的攻角始终保持最佳角度，提高了风轮转换效率。其主要的优点有：提高风能转换效率；叶片相对简单，重量轻，有利于制造大型机组。缺点是变桨机构较复杂，控制系统也较复杂；出现故障的可能性增加。
　　按风轮转速可分为定速和变速两大类。定速型风电机组风轮保持一定转速运行，与恒速发电机对比，风能转换率较低；变速型机组可分为双速型与连续变速型，双速型设定两个转速运行，改善风能转换率；连续变速型在一段转速范围内连续可调，可捕捉最大风能功率，提高风能转换率。
　　2.2 单机容量范围
　　根据已发布的《中国风电发展报告2010》，2005 年我国风电场新安装的兆瓦级风电机组（ 1MW）仅占当年新增装机容量的21.5%。随着国内企业兆瓦级风电机组产量的增加，2007 年兆瓦级风电机组的装机容量占到当年新增市场的51%，2008 年占到72.8%，2009 年占到86.8%。兆瓦级风电机组目前已经成为我国风电市场的主流产品。
　　受国际风电发展大型化趋势的驱使，我国大型风电企业也开始进入风电装备大型化的竞争，2009 年我国在多兆瓦级（ 2MW）风电机组研制方面取得新的成果。目前主流的风电机组容量多为1.5MW 及2MW。这类风电机组技术成熟，对自然环境和风场风能资源适应范围广，整机市场占有量大，产品工艺成熟，零部件供应充足，国产化程度逐步提高，风电机组维护成本逐渐降低。
　　3 风电场风电机组安全等级
　　风电机组首先需安全可靠地运行，其次才是追求效益最大化。机组选型的第一步，应详细分析项目现场风能资源状况，根据以下参数确定机组的安全等级：湍流强度I15、风切变指数——用于校核机组的疲劳载荷；50 年一遇10min平均最大风速——用于校核机组的极限载荷，是安全风速。
　　3.1 湍流强度
　　湍流强度是风速的标准偏差和平均风速的比率。对风电机组性能有不利的影响，主要是减少输出功率，还有可能引起极端荷载，最终破坏风电机组。根据《风电场风能资源评估方法》（GB/T18710-2002）中湍流强度的划分，IT在0.1 或以下表示湍流强相对较小，中等湍流强度区IT 为0.10 ～ 0.25，更高的表示湍流强度过大，对风电机组性能有一定影响。一般计算拟安装高度风速在15m/s 时的湍流强度。