范锋
新疆金风科技股份有限公司 新疆 乌鲁木齐 830016
摘要：清洁能源中的风能资源开发在国家推动下发展较快，大量风电机组运行中暴露许多问题，因此提高风电机组运行稳定性尤为重要。风电机组的性能是决定发电质量和效率的重要因素。随着大量风电机组投入运行，一些风电场陆续出现风电机组在恶劣环境中运行导致的性能问题。由于中国地域辽阔，不同地区的风电场运行环境不同。其中温度变化对功率输出的影响不容忽视，成为影响风电机组运行的一大因素。对于温度变化对功率曲线的影响，说明了空气密度对风电机组性能的影响和对于温度变化时风电机组功率影响，重点阐述了在海拔较高的地区，叶片易形成覆冰情况，也会大大影响风电机组的功率因数。主要论述了气候因素导致叶片表面结冰的问题，分析了叶片表面结冰后风轮气动性能的变化，并对不同程度的叶片表面结冰情况下，气动性能和风能利用率的变化进行对比分析。指出海拔高度和风电机组气动性能密切相关，海拔高于1000m时，风电机组运行环境将急剧变化。随着陆地和低海拔地区风力开发逐渐饱和，高海拔地区将成为重点开发地区，但高原环境给风电机组叶片气动性带来的影响不容忽视。
关键词：外部环境；风电机组；性能影响
引言
风能和风能是世界各国政府开发和利用的清洁能源。目前，中国主要面向东南沿海，主要位于蒙古和甘肃地区的海风养殖场正在开发中。青藏高原和高原地区风电场建设仍处于起步和试验阶段。2012年5月，旧金山首座高原原型风电场在甘肃附件海拔3200米的地方建成，2018年安装了66台1.5瓦风轮，时速1.2亿千瓦。2014年10月，西藏风电场4700m在5个1.5瓦风电场运行。这是目前世界上最受欢迎的风电场，也是西藏唯一正在建设的大型风电场。
1风电机组气动特性分析
风力机是通过风能的推动而旋转的机构，主要为发电机转子旋转提供动能。虽然能量守恒，但风能推动风力机旋转时由于机械摩擦力等因素存在能量损失，通常用特定的参数即风能利用系数代表风力机吸收风能效率。大多数风电机组的风能利用率为40%，甚至更少，风力机输出功率关系如式（1）所示。
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式中，P——风力机的机械输出功率，W；CP——风能利用系数；ρ——空气密度，kgm3；A——风力机旋转一周的扫掠面积，m2；V——风速，m/s。考虑风向对风力机的影响，通常将式（1）中风能利用系数表示成式（2）。
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式中，a——轴向诱导因子；a′——周向诱导因子；x——叶素所在处来流风速速比；σ——叶片实度；Cx——切向力系数。风电机组装机后叶片实度为常量，而切向力系数受到外界因素影响，随着翼型升力系数Cl和阻力系数Cd的变化而变化，即：
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动压和弦长的乘积之比；Cd——阻力系数，为阻力与气流动压和弦长的乘积之比。
因此，依据气动力学分析，风能作用在风力机叶片上的力，主要包括升力和阻力。升力和阻力随外界因素变化而动态变化的趋势依次用升力系数和阻力系数表示，通常升力系数与阻力系数的比值即升阻比e也作为分析风电机组气动性能的重要参数。
2雷击与日照对风力机影响
高海拔地区的特殊地形和热影响大气气流。这些地区的云相对较低，雷暴的季节数字明显高于同一纬度以下的海拔。MW机架高度主要在80米以上，导致雷击的可能性更大。雷暴严重影响风电场群的安全运行，是风电场火灾事故的主要原因之一。风力发电系统闪电造成的导电板损坏估计占事故的20%，控制、电子设备和传感器的损坏约占36%、26%。12%。一片叶子上闪电的典型结果是由二氧化碳和燃烧产生的高温所形成的纤维复合材料，或者是叶片上闪电的冲击引起叶片机械裂纹。温度脉冲频率范围可能会导致电机转速设定值和过载，从而导致电机损坏和控制元件失效。高地地区较高，太阳早晚走，太阳早晚走，日光持续了约300。005小时，平均每天8.25小时日光，比同一纬度的深海地区高出一半以上。高度高，阳光在到达地面之前穿过大气层。空气稀薄，大气中的灰尘和水蒸气比较少。大气的相对透明度大大减少了阳光的折射、散射和吸收，照射在地面上的紫外线也越来越强。这种特殊的日光条件提高了风机的温度，加速了正压送风系统罩、车轮罩和机翼的老化。在一些高地地区，风较大；在其他恶劣的环境中，例如b .在阳光照射下，安装风扇时施加的磨损可以加速紫外线服装的磨损，缩短叶片的正常寿命，并提前固定金属部件。
3基础性能测试
本部分研究了该新型前缘保护涂料的基础性能，并与常规油性面漆对比，将制备好的主剂与固化剂按配方比例混合，用刮涂的方式涂装在10层玻纤布的玻璃钢板上，每一块样板的规格为7.5mm×15mm×1mm。在刮涂保护漆前，需先使用腻子对基材进行修型填补。为了测试其拉伸性能，需制备漆膜，厚度约为200μm，并裁减成符合ISO527-3中对样品的尺寸要求。基础性能测试中，可以看到该保护漆在耐盐雾与耐湿热测试中表现良好，在2000h后均未出现异常。涂层附着力性能达到技术指标，附着力是叶片涂料相当重要的一个指标，若涂层的附着力不足，在叶片运行过程中会有大面积剥落的风险，直接造成叶片露出基材，毫无保护，严重的情况可能会导致叶片停机，造成巨大损失。在该项目中可以看到本配方的保护漆涂层性能与常规面漆几乎一致，完全能达到使用的技术水准。在拉伸测试中，本配方达到预计效果，延伸率可达600%，是常规面漆的15倍以上。耐冲击试验中，因其具备的高弹性，也比常规面漆更出色。1000克载重的耐磨耗仅损失约8毫克，有出色的耐磨性能。
4高度对风电机组性能的影响
错综复杂的地理环境常常影响着地区的气候变化阳光透过程度随海拔高度升高而增加，太阳直接辐射增强，空气变得稀薄，导致空气密度降低。根据翼型的空气动力学得到不同高度下不同翼型的雷诺数，海拔高度在0~3000m范围内升高时，雷诺数逐渐降低。中指出海拔高度对气候环境的影响，表中显示当海拔高度升高时，气压、空气密度、温度及湿度等参数随之变化。
结束语
在高地地区，中国不断作出新的研发努力，利用风能获得清洁能源。高原地区风电场设计需要安全经济需求的平衡以及提高天气预报稳定性和准确性的风车模型。结果表明，与GMM模型相比，组件模型的预测精度略有提高，千分表的预测精度也有所提高。同时，组件模型的结果更稳定。由于我国美国航天局卫星导航系统中的原子钟基本上是一个千分表，因此将在GM+AR模型的框架内预测我国北方作战系统中原子钟的偏差，以研究该模型如何适应其适宜性。风力发电机组所在地区海拔越高，叶片周围空气密度越低，雷诺数就越少，导致叶片提升装置和转矩降低。
参考文献
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