风电机组实际运行功率曲线影响因素分析

　　2 气象和环境条件对风电机组实际运行功率曲线的影响
　　风电机组的功率特性除取决于风电机组的性能外，还取决于气象环境条件以及风电机组在风电场中的排布等。
　　下面对风电机组功率曲线的影响因素进行分析。
　　2.1 海拔高度
　　海拔高度增加，空气密度降低。海拔越高，空气的大气压力就会随之变小，如图1 所示。

图1 空气密度随海拔高度的变化

　　当风电机组安装在高海拔地区时，由于那里的空气密度低，输出功率减小，从而影响风电机组的功率曲线。图2给出了Vestas 600kW 变桨距风电机组和定桨距风电机组在不同海拔高度处的功率曲线。
　　对于定桨距失速风电机组，随着海拔高度的增加，整个风电机组功率曲线在同样风速下的发电功率降低，大于满负荷发电风速，功率降低更为明显，如图2（a）所示[1]。
　　对于变桨距风电机组，随着海拔高度的增加，在满负荷发电功率前的所有风速段，相同风速下的功率都下降；满负荷发电风速值增加，对中高风速段影响较为明显；大于满负荷发电风速时，风电机组通过收桨进行恒功率控制，不影响功率曲线的形成，如图2（b）所示。

图2 空气密度对风电机组功率特性的影响[1]

　　2.2 空气温度、湿度对功率曲线的影响温度升高会造成空气密度的降低，如图3 所示，使得同样风速下风电机组出力降低。空气中还有水蒸气，即空气存在一定的湿度，湿度对空气密度也有一定的影响。潮湿的空气比干燥的空气轻。因此，空气中的水蒸气增加，空气密度会降低，风电机组出力降低[2]。

图3 空气密度与温度的关系

　　当风电机组安装在低温地区时，由于空气密度变大，输出功率也随着增大；反之，在高温地区的风电机组其输出功率减小。图4 给出了Vestas 600kW 变桨距风电机组与定桨距风电机组在不同温度下的功率输出曲线。
　　对于定桨距失速风电机组，随着温度的增加，整个风电机组功率曲线在同样风速下的发电功率降低，在接近和大于满负荷发电风速时，功率降低更为明显，如图4（a）所示。
　　对于变桨距风电机组，随着温度的增加，在满负荷发电功率前的所有风速段，相同风速下的功率都有所下降；满负荷发电风速值增加，对中高风速段影响较为明显；在大于满负荷发电风速时，风电机组通过收桨进行恒功率控制，不功影响率曲线的形成，如图4（b）所示[1]。

图4 温度对风电机组功率特性的影响[1]

　　2.3 阵风的影响
　　接近地面的空气层流动速度时小时大，形成“阵风”。阵风产生是空气扰动的结果。阵风的风速一般要比平均风速大50% 或更高。平均风速越大，地面越粗糙，阵风风速超过平均风速的百分比越大。一次阵风达到最大风速后，约1s~2s 后风速就会小于平均风速的一半，然后阵风再出现另一次最大风速[1]。
　　对于变速风电机组来说，当输出功率小于额定功率时，风电机组可以根据风速的大小调整发电机转差率，使其叶轮的转速达到最佳叶尖速比（λopt），优化输出功率，从而提高风电机组的发电效率。
　　由于阵风的原因，风的变化速度较快，叶轮惯性很大，使得叶轮转速不能紧跟风速的变化，从而偏离最佳叶尖速比，造成风电机组的效率降低，功率曲线变差。