风电机组叶轮直径增加,使机组的成本增加,叶轮的质量增加,惯性越大,机组启动更加困难。叶轮直径和重量的增加,机组所受的阻力也随之增加,准确对风变得困难,变桨、偏航等耗电相应增加,齿轮箱等部件的能耗还会因机组容量的增加而增加,也会使机组的实际发电量降低;同时,由于增加了风电机组受到的交变应力,增加了机组部件的疲劳破坏。机组安全性降低,环境、风况的变化更容易对机组造成破坏和影响。
由于风电机组直径的增加会影响湍流强度的横向、纵向长度,风速作用在叶轮上的不平衡载荷会使实现最大值变得更加困难。因此,在某一时刻如果桨叶的一部分处于最佳攻角,那么其他部分就不会处于最佳攻角。从这一点来讲,无论对于机组部件损坏、寿命,还是提高机组效率都是不利的。
因此,研究额定功率和风电机组扫掠面积之间的关系(风电机组的比功率),对批量生产是很有意义的。
对于相同额定容量的风电机组,叶轮直径增加,在高风速段确实能增加发电功率与机组的发电量,但是,在其他部件质量不变的情况下,随着叶轮直径的增大,机组的交变载荷增加,故障几率增加,利用率降低,又会使机组将来的维修、维护费用增加、发电量降低。这样,可能使得叶轮直径增加所带来的好处,难以弥补由此而带来的损失,因此,在增大叶轮直径时,还应充分考虑未来的收益和潜在的风险,叶轮直径并不是简单地越大越好。
在开发大功率风电机组时,其容量也不是简单地越大越好,在确定机组容量时,应对叶片的长度、数量、重量以及最佳风轮转速、噪声、视觉效果以及长期的维修、维护成本等进行综合评估。机组容量应根据风电场的实际情况与当时技术水平稳步前进。在大容量风电机组投入批量生产以前,应经过多方论证和现场检验,推进风电机组的大容量。
3. 风电机组国产化应与风电的特点相结合
在风电机组国产化时,研发人员需对本企业所引进技术充分地理解,对国外技术的消化、吸收以利于新产品开发,机组部件,或参数没有经过充分地验证就大规模地用于现场。
例如:风电机组控制器开发,对软件开发人员来说,不仅需要编程的能力,更需要有丰富的现场经验以及对风电技术的充分认识和理解。不少风电机组控制器的编程人员缺乏现场经验,没有考虑现场判断、处理故障所需的技术手段,这样,在现场判断和处理故障时极为不便。
按照风电机组的设计和运行理念,风电机组应是在无人监管下自主运行,因此,远程通讯及其功能显得尤为重要。某些国外品牌的风电机组,可以把风电机组控制器和变频器的所有数据均通过风场通讯分别传到后台,通过数据上传,在异地可通过远程分析、诊断故障,甚至排除机组存在的部分故障,这给现场服务和管理带来了极大的便利,如果风电设计人员的匮乏实践经验的,在开发之初考虑不周,以后要增加类似的功能变得极为困难。由于对引进技术没能充分地消化、吸收,对机组安全缺乏足够的认识,再加之急躁冒进等是导致在2010 年前后不少风电场倒机、烧机事故发生的重要原因,现在所暴露的一些问题也与当时对技术理解不足有很大关系。
风电是实践性很强的行业,风电机组是在机组控制器设定程序下自主运行,由于安装在露天,工况极不稳定,不同的地方的风况和环境可能差异很大,其技术改进与新机组研发应与风电场的实际状况相结合。