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低风速风场如何确定轮毂高度?

日期:2015-07-31    作者:盖峰

国际风力发电网

2015
07/31
11:21
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关键词: 低风速风场 风电场 风机

近年来,南方低风速风场因其上网电价高,接入条件好,以及不受限电影响的优点,受到广大业主的追捧。

然而,低风速风场也有其先天的缺点,那就是年平均风速低,即使用上1.5MW-97和2MW-115这样的神机,等效小时数依然有限。

不过,制造商们还是能想出一些招数,其中一个就是提高轮毂高度。这个思路并不是新思路,早在几年前,众多厂家就推出了65m~90m不等的塔筒,发展到现在,国内已经有了最高120m的塔筒,国外最高已经达到了160m。

 

 

美国能源部在5月份的美国风能博览会上也发布消息说,如果全美风机塔架的平均高度被提升至110米,美国潜在可供建设风电场的土地面积将增加54%,提升至140米,则增加67%。

但是,提高轮毂高度就一定能获得更好的收益吗?答案自然是否定的,因为在风切变小的地区,提高轮毂高度带来的收益未必能够抵消其增加的成本。

那下一个问题就来了,究竟风切变多大时提高轮毂高度才能提高风电场经济效益呢?

下面我们就来一起算算。

首先,我们假定1个5万kW容量的风场,其100m高度的年平均风速为6m/s,风速分布为瑞利分布。

接下来,我们为该风场选用某一个假想的2MW-110机型(如果谁家真有,纯属雷同),可以计算得到其等效小时数约为2230h(想知道细节的小伙伴们,可进入本公众号后点击右下角菜单中“总体计算”)。

然后,我们还可以根据不同的风切变,计算出轮毂高度为80m~120m时的等效小时数变化趋势。

 

 

要使不同的轮毂高度方案获得同样的经济效益,我们假设风场投资收益率均为8%,就可以求出在不同风切变条件下,不同轮毂高度对应的风场投资。下图是在100m塔筒基础上,改变轮毂高度的单台机组投资差价的变化趋势。

 

 

结果算出来了,在风切变为0.2时,轮毂高度每增加20m,单机投资可增加约100~130万元,因此,只要将增加的成本控制在100万元以内,那提高轮毂高度就会提高风电场经济效益;否则,提高轮毂高度就不会提高风电场经济效益。

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