低風速風場 如何確定輪轂高度?

近年來,南方低風速風場因其上網電價高,接入條件好,以及不受限電影響的優點,受到廣大業主的追捧。

然而,低風速風場也有其先天的缺點,那就是年平均風速低,即使用上1.5MW-97和2MW-115這樣的神機,等效小時數依然有限。

不過,制造商們還是能想出一些招數,其中一個就是提高輪轂高度。這個思路并不是新思路,早在幾年前,眾多廠家就推出了65m~90m不等的塔筒,發展到現在,國內已經有了最高120m的塔筒,國外最高已經達到了160m。

美國能源部在5月份的美國風能博覽會上也發布消息說,如果全美風機塔架的平均高度被提升至110米,美國潛在可供建設風電場的土地面積將增加54%,提升至140米,則增加67%。

但是,提高輪轂高度就一定能獲得更好的收益嗎?答案自然是否定的,因為在風切變小的地區,提高輪轂高度帶來的收益未必能夠抵消其增加的成本。

那下一個問題就來了,究竟風切變多大時提高輪轂高度才能提高風電場經濟效益呢?

下面我們就來一起算算。

首先,我們假定1個5萬kW容量的風場,其100m高度的年平均風速為6m/s,風速分布為瑞利分布。

接下來,我們為該風場選用某一個假想的2MW-110機型(如果誰家真有,純屬雷同),可以計算得到其等效小時數約為2230h(想知道細節的小伙伴們,可進入本公眾號后點擊右下角菜單中“總體計算”)。

然后,我們還可以根據不同的風切變,計算出輪轂高度為80m~120m時的等效小時數變化趨勢。

要使不同的輪轂高度方案獲得同樣的經濟效益,我們假設風場投資收益率均為8%,就可以求出在不同風切變條件下,不同輪轂高度對應的風場投資。下圖是在100m塔筒基礎上,改變輪轂高度的單臺機組投資差價的變化趨勢。

結果算出來了,在風切變為0.2時,輪轂高度每增加20m,單機投資可增加約100~130萬元,因此,只要將增加的成本控制在100萬元以內,那提高輪轂高度就會提高風電場經濟效益;否則,提高輪轂高度就不會提高風電場經濟效益。

大家可以看看自家的塔筒設計方案,究竟在什么樣的風場能有效果吧。