增加风力涡轮机的功率输出

如何增加风力涡轮机的功率输出?

如何增加风力涡轮机的功率输出?


安装、调试和运行后,增加风力涡轮机功率输出的主要方法是对设备进行重要的硬件升级。对于许多风电运营商来说,这可能是一项长期的计划,困难重重且成本高昂,他们可能没有足够的资源来开展这项工作,或者对发电量缺乏信心。幸运的是,通过部署先进的现代控制策略可以增加风力涡轮机的功率输出,而无需改造机械组件,既经济又高效。

随着更多的风能转化为电力,提高风力涡轮机的效率通常会增加功率输出。以下讨论主要侧重于如何通过量身定制的先进控制技术提高年发电量 (AEP)。

先进的控制解决方案 — 提升功率
功率提升算法通过在从亚额定值转换时增加功率设定点来改善功率曲线额定部分的前端。瞬时功率提升每次转换时都会增加 AEP 的百分比,并且在风力较大的环境下这种情况更为普遍。重要的是,使用这种高级控制功能无需做出重大的权衡。


先进的控制解决方案 — 功率提升
功率提升解决方案旨在通过两种不同的方法来提高风力涡轮机的输出功率:尽量提升和平衡提升。这两种方法旨在提高年发电量,尽管它们伴随特定的考虑因素并且需要做出权衡。此选项的一个重要特点是能够在特定市场和/或运行条件理想的情况下手动或自动启用此功能,以抵消机械磨损方面的权衡。需要注意的是,对于每种方法,可能需要额外的电气辅助容量才能处理增加的功率输出。

                                                                                                                      

尽量提升
尽量提升允许在所有额定风速水平下以高于额定功率曲线的方式运行,从而显著增加功率输出(取决于关键组件的温度)。这种方法需要机械和电气开销来管理增强的性能。这种方法的好处是可以大幅提高收益,AEP 可增加 7%,具体取决于功率提升水平和现场情况。但是,由于运行磨损增加,这种方法可能会缩短发电机的整体使用寿命。

平衡提升
平衡提升也侧重于增加功率输出,但它是基于盛行风速和组件温度来实现的。与尽量提升一样,此算法使设备以高于额定功率曲线的方式运行,但仅在选定的风速范围内运行。因此,无需做出与尽量提升相同的机械权衡。通过平衡提升可提高潜在收益,AEP 可增加 2.5%,具体取决于功率提升水平和现场情况。


先进的控制解决方案 — 延长切断时间
延长切断时间解决方案旨在通过允许风力涡轮机在风速高于正常切断阈值时继续运行来增强风力涡轮机的工作范围。这是通过将功率曲线降低到正常切断速度以上来实现的。实际上,这会在风力较高的条件下逐渐降低设备的额定功率,以保护发电机免受潜在损坏,同时将工作范围扩展到之前的切断风速以外。

功率降额的主要好处之一是消除了突然切断的情况,从而显著提高了电网稳定性。这种更平稳的过渡减少了主要组件的磨损,因为在风速较高的条件下停机和启动的次数更少。因此,提高了功率输出的稳定性和可靠性。

此外,延长切断时间功能可以增加收益,尤其是在风速经常超过正常切断限值的高风速地区。通过扩展工作范围,风力涡轮机可以捕获更多风能,从而提高年发电量。

但是,重要的是要考虑到使用这种方法时需要做出权衡。在较高风速条件下长时间运行会给组件带来额外的压力,从而导致风力涡轮机的整体寿命缩短。


自校准偏航控制
自校准偏航控制算法旨在不断识别和调整静态偏航错位,通过确保机舱处在迎风位置来提高发电机的性能。利用机器学习,这些算法在安装后通常需要较短的自动标定阶段。如果风向标或偏航标定发生变化或损坏,系统将自动自行调整。这样可提高转子对准的准确度,并增加涡轮发电机的功率输出,有可能将年发电量提高 3-5%。


自动转子不平衡校正
现代涡轮机中的先进控制系统结合了转子不平衡检测算法,可识别和纠正叶片之间的错位。检测到螺距错位后,系统会自动调整螺距设定点,以确保叶片正确对准。这项技术不仅可以将年发电量提高 0.7%,还可以降低风力涡轮机转子的疲劳载荷。


定制涡轮机功率输出以满足运营需求
先进的控制解决方案(例如功率提升、提高额定功率和延长切断时间)以及风力涡轮机效率技术可以显著提高年发电量,同时对负载的影响较小。


艾默生提供一系列量身定制的风力涡轮机改造解决方案,可根据您的特定运营要求增加涡轮机的功率输出。

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