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比涡流发生器更炫的风电机组降载增功新技术

2015-12-03 来源:风电峰观察 浏览数:778

目前,投入应用的风电机组越来越大,它们的工作应力很高,安全系数很低。制造更大的风电机组来捕捉能量使得能量利用率逐渐降低(此处所表达的意思应该是投资收益率),这是因为随着风轮的直径逐渐增大,从轮毂到基础所有的部件都必须被加强。

  目前,投入应用的风电机组越来越大,它们的工作应力很高,安全系数很低。制造更大的风电机组来捕捉能量使得能量利用率逐渐降低(此处所表达的意思应该是投资收益率),这是因为随着风轮的直径逐渐增大,从轮毂到基础所有的部件都必须被加强。
  但Frontier Wind公司的工程师则表示,利用该公司的主动载荷控制方案(active load control),可以在现有叶片长度的条件下捕捉到更高的发电量。该方案可在几毫秒内从叶片表面快速弹出一些小的弹片,来达到降低叶片载荷的效果,避免叶片载荷传递至叶根甚至传动链。
  Frontier Wind公司CEO Rob Giebel说已经有几个设备制造商在关注这项技术,预计明年Variload系统将会应用于新的机组。Variload可适用于任何品牌的机组、任何类型的控制器和任何形状的叶片。
  Giebel还介绍了该系统的的工作原理:“传感器以50Hz的频率对每支叶片吸力面和压力面上多个位置的压力进行采样。当发生阵风或载荷变化时,叶片表面的小弹片就会被弹出。这些小弹片是大约高3.8~5.1厘米(1.5~2英寸),长约30厘米(12英寸),这主要取决于他们在叶片上所处的位置。弹片可对叶片表面的局部瞬间失速的气流进行分离。因此,如果机组在12点的位置有风切变,只有这个位置的叶片上的弹片会被触发,而其他叶片上的弹片则不会动作。”而且,当载荷恢复到在规定的范围内时,这些弹片被收回。
  弹片处于收回状态
  弹片处于弹出状态
  如果,由于恶劣的天气,使得载荷在很长的时间都维持在很高的水平,风电机组的主控通常会使叶片收桨以保护机组的安全。“因此,风电机组的主控只需要按照通常的逻辑进行控制即可,让Variload系统来处理日常运行中所遇到的阵风和湍流问题。”
  Giebel说:“我们已经由Garrad Hassan公司见证,在风轮直径超过130米的机组上做了几百万次的模拟。此外,我们还在明尼苏达州的一台Zond风轮直径为48米的750kW机组上测试了3年。我们目前正在与几家设备制造商进行接洽。DNV GL Garrad Hassan为我们提供了测试、认证和咨询服务。”通过实际运行,Variload系统还开发了寒冷的天气模式,通过打破叶片表面覆冰,延长机组运行时间。
  与Variload系统相比,变桨系统的作用时间较长,通常需要3~4秒的反应时间(这个时间是指从风速变化引发叶片受力变化,进而使得传动链受力不平衡而导致转速变化,再将变化后的转速反馈至主控,最后通过主控发出变桨信号触发变桨动作的时间),远远大于Variload系统100ms的反应周期。
  采用Variload系统的功率曲线明显优于常规机型
  Giebel表示:“我们认为Variload系统很可能会是度电成本降低10%~20%。例如,如果一台机组不再将过多的载荷带给塔筒,那么它也就不再需要那么多的钢铁(来制造塔筒);同时这也有利于将已有机型的提高到更高的风场等级。”采用该技术可有利于在运机组增大叶片长度,或者使在运的低风速机组应用于高风速地区。
阅读上文 >> 风力机叶片冲击问题分析(上)
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