引子
昨天网上出现了一篇名为《如何更加科学理性地认识功率曲线》(以下简称文2)的不具名文章，文章对我上周发布的《功率曲线打假技术简介》(以下简称文1)提出了种种质疑和批判。
我对文2中的一些说法实在不敢苟同，理不辩不明，本着技术讨论的态度，下面来阐述一下我的看法，也欢迎大家讨论。
三种功率曲线究竟是什么?
静态功率曲线：在标准工况下，根据风电机组设计参数通过理论计算给出的风速与功率的关系曲线，也被称为标准功率曲线。静态功率曲线所对应的环境条件是：温度为15℃，1个标准大气压，空气密度为1.225kg/m3。
静态功率曲线只是通过静态的模拟计算获得，而未考虑其他可能影响到风电机组功率曲线的因素，由于忽略了风的湍流特性，因而是理想情况下的机组出力性能。(参见《风能》杂志2015年第8期的《风电机组实际运行功率特性复杂性分析》一文)
静态功率曲线图
动态功率曲线：由于实际风速是不停地变化的，考虑风的湍流特性、风电机组控制逻辑和动态性能而绘制的，单位时间内(通常为10分钟)的，功率与风速平均值的关系曲线，被称为动态功率曲线。
在特定的平均风速下，由于湍流强度的存在，风速会在一定的范围内波动，受风速波动的影响，以及机组自身动态特性的制约，机组的运行状态很难与风速达到完全的匹配，而且由于湍流的随机性，瞬时的风速-功率对应点也带有很大的随机性，因而需要用单位时间内的风速和功率的平均值来绘制功率曲线。
动态功率曲线图
通常的绘制方法是，利用Bladed等仿真软件，按照IEC61400-1 ed3的dlc1.1或dlc1.2工况来对机组正常发电工况下不同平均风速对应的发电功率进行600s的仿真计算，湍流强度在所选用的风种子中进行设置;得到计算结果后，再对600s的风速和功率平均值绘制功率曲线。
由于动态功率曲线的风速与功率都是一定时间段内的平均值，因而动态功率曲线在达到额定功率之前更平滑，无明显拐点，更符合机组平缓运行的实际情况;而静态功率曲线则不然，会存在明显的拐点。
实测功率曲线：顾名思义，是通过实际测量得到的、单位时间内(通常为10分钟)的功率与风速平均值的关系曲线，被称为实测功率曲线。具体的测试指导方法可参见IEC61400-12标准。
三种功率曲线都有什么作用?
从理论上来说，如果能够模拟出风电场的风资源条件(包括湍流强度、风切变和来流倾角等)，并对风电机组的动态特性进行详尽的建模，动态功率曲线在一定程度上就可以与实测功率曲相吻合，能够反映出机组在实际运行情况下的发电性能。
但是，由于不同风电场的风资源条件差异很大，而风电机组自身的的动态性能，以及风电机组在不同风资源条件下的响应也存在差异，因此动态功率曲线不能真正反应实际的发电性能。
风机功率特定测试散点图
同时，由于机组实际的发电性能所受到的影响因素较多，比较复杂，所以在理论分析时，可以首先对机组硬件先天的静态性能(包括静态功率曲线)进行考察，这其中就包括了叶片的静态Cp、机械效率、电气效率和自耗电。
在先天条件达标后，再对控制逻辑等后天可调的内容，以及不同的控制逻辑在不同风资源条件下的响应进行考察，这时才需要考察动态功率曲线。
而在机组投入运行后，还可以采用实测的途径对功率曲线进行测量，对机组在特定环境资源条件下的发电性能进行最终的考察。
可见这三种功率曲线对机组评估的要求逐渐提高，适用于不同的考察阶段。
说完这些，下面就来针对文2中的所不敢苟同之处，提出一些不同的观点。
1、为什么从粗浅的道理入手?
风电行业从业人员众多，即使是专业的技术人员也有各自不同的分工侧重。而既然是科普，就应该抓住重点，用通俗易懂的语言来说明问题，至于一些深入的细节问题，则需要开展相关专题进行深入讨论。
文1从一开始就提到了文章主要是针对国内可研或者投标用的静态功率曲线所做的理论分析(如无特殊说明，以下分析均以国内为范围，不考虑国外特殊情况)。而文2则将问题直接引向了对多数从业者来说略显晦涩难懂的动态/实测功率曲线上，一来步子跨得太大，二来则混淆了视听，把读者引向了云山雾海之中，而看不清路在何方。
2、为什么整机Cp不大于0.495?
就目前掌握的信息来看，国内现有的叶片静态Cp最高约为0.495，而更有研究机构从理论上进行分析，得出了Cp理论值不会超过0.5的结论(参见机械工程学报2011年5月的《水平轴风力机的功率极限》一文)。
在此基础上，考虑了机械效率、电气效率和自耗电之后的整机静态Cp显然应该更低，要算具体结果，翻翻风电机组大部件的技术协议，基本就知道结果了。
3、神机是怎么回事?
至于神机一说，相信有点幽默感的读者都能读出这是一种调侃。前面提的静态功率曲线超过0.47都有水分，超过0.5那基本就是造假了。而目前，在国内静态功率曲线上遇到Cp达到0.5的神机基本不太可能，又何谈“一笔带过”呢?
4、叶片静态设计Cp和控制有关系吗?
文2作者自己也说，叶片静态Cp实在叶片设计时就决定的一种固有属性，和其他因素没有关系，那再提控制技术就显得没了必要，除非是可以通过控制技术来改变叶片的翼型，而这在国内暂时还没有听说过。
这种利用控制技术来反驳叶片静态Cp的做法有点类似“降维打击”，是为了突显作者对未来的预知，还是要发布新机型，我们不得而知。
5、Cp-λ曲线图为什么没有标尺?
文2中的Cp-λ曲线图没有标尺，原因不得而知，或许是与文2的某些论点有悖吧，那我来把这两条Cp-λ曲线的标尺注明一下。
熟悉叶片的同仁可以看出，其中曲线1和某国际知名叶片厂家的产品类似，而曲线2则和某国际知名叶片设计公司设计的叶片类似。但这只能进一步说明国际知名厂家或设计公司的产品静态Cp尚未突破0.5而已，对文1的结论也是一个支持。
6、国内无法消化控制技术?
至于这条，国内很多厂家都坐不住了吧，我不专业，还是大家来吧，注意顺序就行^_^。
7、国际厂家功率曲线是怎么回事?
对于这个图片的数据来源，我暂时也没找到，不好评论。但据不愿透露身份的资深人士表示，由于目前国际上量产的风电机组基本仍然采用传统叶片设计，所以整机Cp超过0.5也几乎是不可能的，所以对于图片中的结果，文2作者也可以请相关厂家的同行深入解释一下。
至于其中一款Cp达到0.5的机型，则可以从其X126-7.5MW推测出是Enercon的E82-2MW机型，众所周知，Enercon机型的叶片不走寻常路，叶尖小翼+叶根翼型，再加上它的蛋状机舱，但即便如此，尚且也就到0.5，国内哪家能和他比?
最为关键的是，从Cp曲线来看，这些厂家的功率曲线应该都是实测功率曲线，用实测功率曲线来证明静态功率曲线的问题，完全是没有针对性的做法。而且，实测功率曲线受各种外在条件影响，难以从纷繁复杂的影响因素中抽丝剥茧，对风电机组发电性能的本质进行说明。
8、如果总体设计不好那Cp岂不是更低?
文2作者也强调了机组总体设计的重要性，提到了“国内在价格竞争背景下，出现了一些机组采用较差零部件，不但影响了机组的效率，……不能获得最大风轮效率。并且，还出现大部件可靠性问题，对所购买技术图纸未做基础价值研究，一味仅仅只是增大叶轮直径，机组效率不会提高，而可靠性又无法保证，最终给业主带来巨大投资损失。”
以及“有些新的翼型设计，甚至开始采用三维整体设计和最优气弹设计，叶片效率更高，Cp和λ的关系图越来越尖，越来越高，对于控制系统的要求也越来越高，……如何让控制系统变成风速的估计器，可以感知风，进行更好的前馈控制，维持最优Cp，这里的区别和影响实在是太大了。”
可见，文2作者总体上还是很认同机组总体设计的重要性，总体设计得当可以使机组效率尽可能接近设计值，否则机组效率只会更加降低。那问题就来了，在整机静态Cp只能达到约0.46左右的情况下，控制得好也就尚且达到，控制得不好只能更差，又何来更高?
9、前馈控制是怎么回事?
文2作者还提到了让风机提前感知风速的前馈控制技术，想以此来证明整机Cp可以提高，那我们就来看看前馈控制到底是什么意思?
在我还做风资源的时候，就产生过一个想法，我把它称为“过山车控制”。坐过过山车的人可能会有一种感觉，那就是过山车对心理准备的考验比较高，具体来说就是如果你能够预想到下一刻你将要处的位置和感受，并提前做好准备，那就会好受很多，如果步步都被牵着鼻子走，那就会非常难受。我坐过几次，感受过这样的心理对比。
前馈控制也是一样，就是让风机提前知道下一刻的风速，让风轮提前增大/减小转速，或是提前变桨等，进而提高机组的发电量，或是降低机组载荷。
假使是前者，即我们要通过前馈控制来提高发电量，那么最好的效果无非是让风轮在任一时刻都能达到最优的Cp，具体到低风速段，那就是时刻保持最优的叶尖速比，进而使Cp最高。但这样的话，整机Cp也只能无限接近理论设计Cp而已。
如果要讨论由于风速突然变化而导致的Cp短时间内的迅速增加，那只能说明控制还不够“前馈”，没能预测到风速的突变，这样即使在某一刻Cp陡增至0.5以上，也必将在其他时刻出现Cp陡降的情况。
而如果要说地风速段的10分钟动态Cp可以由于功率与风速3次方的关系而有所提高，那也是对很多厂家的机型都能够适用的，不能说是某项技术的特长。
10、偏航这段想说啥?
这段到底想说啥，有点自说自话，可能也是科普吧。那就从科普的角度说吧，偏航误差角度会拉低整机Cp，考虑上这点，整机Cp或许还应该在0.46之下呢。
PS：我对《如何更加科学理性地认识功率曲线》一文进行了原文转发(点击查看《我来“简单粗暴”地预告一下》)，供大家讨论，业内同仁提出了很多技术上的看法，下面摘录一些供大家参考。
