風電機組功率曲線問題及爭議的那些事！

　　提高風電機組效率、降低度電成本是業內人士的共同愿望，但過度強調機組效率，而忽視機組遠期故障幾率、部件損壞及長期度電成本，必然會顧此失彼，得到與初衷相反的效果。因業主對功率曲線的“嚴格”要求，國內不少本該出保的風電場，因功率曲線問題的分歧和爭議，遲遲未能出保，該付的款項沒有得到應有的支付。為了出保，廠家不得不在生成功率曲線的各個環節上作文章。為了在激烈的市場競爭中取勝，有的廠家對標準功率曲線甚至進行了大膽的修飾，良莠不齊的功率曲線論證公司也應運而生。因此，不少功率曲線的真實性及論證的合理性值得懷疑。
　　
　　風能利用技術與提高機組效率
　　
　　所謂功率曲線就是以風速（Vi）為橫坐標，以有功功率Pi為縱坐標的一系列規格化數據對（Vi，Pi）所描述的特性曲線。在標準空氣密度（ρ＝1.225kg/m3）的條件下，風電機組的輸出功率與風速的關系曲線稱風電機組的標準功率曲線。
　　
　　風能利用系數是指葉輪吸收的能量與整個葉輪平面上所流過風能的比值，用Cp表示，是衡量風電機組從風中吸收的能量的百分率。根據貝茲理論，風電機組最大風能利用系數為0.593，風能利用系數大小與葉尖速比和槳葉節距角有關系。
　　
　　翼型升力和阻力的比值稱升阻比。只有當升阻比和尖速比都趨近于無窮大時，風能利用系數才能趨近于貝茲極限。實際風電機組的升阻比和尖速比都不會趨近于無窮大。實際風電機組的風能利用系數不可能超過相同升阻比和尖速比的理想風電機組的風能利用系數。采用理想的葉片結構，當升阻比低于100時，實際風電機組的風能利用系數不可能超過0.538。
　　
　　就風電機組的控制算法而言，目前尚未有集所有優點于一體的控制算法。設計高性能的風電機組控制策略需針對具體風能環境，兼顧控制成本和控制目的，最大限度地量化控制指標，實現多目標優化設計。在優化功率曲線時，應兼顧部件及機組壽命、故障幾率以及機組自耗電等，例如：把低風速段不變槳且輪轂處于休眠狀態的控制方式修改為小風調槳的控制策略，從原理上講，這的確可使低風速段的葉輪Cp值增加，必然使輪轂部件的工作時間大大增加，機組自耗電增加，部件壽命縮短，故障幾率增加。所以，這種修改未必可取。
　　
　　因此，在選擇機型時，應考慮機組的綜合性能。例如：機組使用方便，遠期維護和維修成本低，絕大部分故障可通過遠程進行檢查和診斷等；在優化功率曲線提高機組效率時，應綜合考慮各種因素，避免對機組部件壽命和長期維護成本造成不良影響，獲得更優的度電成本。
　　
　　驗證實測功率曲線、標準（理論）功率曲線和機組現場運行形成功率曲線
　　
　　機組驗證實測功率曲線、標準（理論）功率曲線和現場運行形成的功率曲線，雖然都是反映風速與機組發電功率的關系曲線，由于三者的形成條件和用途的不同，三者又有矛盾的一面。
　　
　　驗證機組性能的實測功率曲線與理論功率曲線主要是用于反映機組性能，其生成條件是盡力消除，少考慮或不考慮功率曲線的各種影響因素。
　　
　　驗證實測功率曲線，在國際上普遍采用IEC61400-12標準，其采樣周期為10min。在實測時，對現場環境條件及測試設備有著嚴格的要求，而現場運行機組一般難以達到。在進行功率特性測試時，還應收集足夠數量且覆蓋一定風速范圍和大氣條件變化的數據。其費用高，時間長，會因湍流強度及其他各種影響因素造成偏差。實測功率曲線的值不是唯一的，因為，它與機組的現場運行功率曲線一樣都是通過散點分布圖繪制而成。機組的實測功率曲線很離散，且范圍較寬，還會因測量者、測試公司的不同而不同。因此，利用實測的機組發電功率與風速計算的風能利用系數，不僅可能超過0.5，而且，超過貝茲極限也是可能的。正因如此，一般不采用實測功率曲線值作為標書上的標準功率曲線。在設計評估或設計認證時，國內大部分整機制造商所提供的擔保功率曲線是通過仿真計算出來的理論功率曲線。
　　
　　由于各種原因，不少業主對功率曲線有著“嚴格”的要求。為了達標，廠家只有采取多種修正方式。如果一個風電場（如：33臺機組）同一機型的每一臺機組，不需要嚴格的限制條件就能在每個時段、每個風速段上生成的功率曲線都符合合同約定，在合同要求之上，那么，其功率曲線可能是采取多種措施或手段進行了修正。而這種“修正”往往既不利于良好地反映機組性能，又不利于機組維修和調整。有的甚至因對功率曲線的過度調整而危及部件壽命，增加故障幾率等。
　　
　　如為了降低功率曲線上的滿負荷風速，減小湍流強度對功率曲線的不利影響，不顧及設備安全，過度地調高機組額定功率，勢必增加變頻器、發電機等部件的故障幾率。
　　
　　要讓機組運行得到的功率曲線作為判斷機組性能的重要參考依據，在考察期內應注意以下幾方面的問題：機組狀態及運行條件正常（如：沒有限功率，風速儀的傳遞函數準確、可靠，測量時間及其連續性符合相關標準，機組控制器、功率檢測元件、風向標、風速儀、葉片零位和控制參數等正常）；功率曲線的采樣周期、數據采樣、數據篩選、生成方式等科學、合理，并與現場機組的運行條件相適應，而不是一味地、教條地執行IEC61400-12標準；采取多種有效措施排除風況、地形等因素的干擾（如：把不同機位、不同風電場的同一廠家同種機型批量機組的功率曲線進行分析和比較）；在考察期內沒有修改機組的功率控制程序及功率參數等。如把實測功率曲線、標準（理論）功率曲線和機組運行生成功率曲線的形成條件和用途彼此混淆，勢必造成思維混亂，失去了功率曲線所應有的作用，同時，也會因此產生不必要的糾紛和矛盾。