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风电场风力发电机组选型的研究

作　者: 潘慧慧
导　师: 李永光
学　校: 上海电力学院
专　业: 热能工程
关键词: 风力发电机组 选型方法 容量系数 额定风速 塔架高度
分类号: TM315
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


风能以其清洁、环保、取之不尽等优点，受到世界各国的广泛关注。风力发电是风能利用的主要形式。近年来，我国风电事业发展迅速，风电场的数量也在逐年增加。一般情况下，风力发电机组的投资占风电场总投资的70%～80%。同时，风电机组选型还影响着风电场的年上网电量以及经济收益。因此，风力发电机组选型尤其重要。针对目前选型方法存在的不足，本文从技术性和经济性两个角度研究机组选型的问题，提出了一套风力发电机组选型的方法。本文首先重点分析了风速在切入风速和额定风速之间，风电机组输出功率的变化规律，证明了平方模型能更好地描述风电机组的输出特性，因此将其作为功率特性曲线函数。然后结合功率特性曲线函数和风速的威布尔分布函数，建立了新的容量系数数学模型和理论年发电量的数学模型。定义了初始成本指数和机组与场址匹配指数，并将机组与场址匹配指数作为技术性分析的重要指标。同时从价值、时间、效率这三个角度，即成本效益法、投资回收期法、内部收益率法来评价风电机组选型的经济性，并在这三种方法的基础上建立了发电成本的数学模型。以内蒙古某风电场为算例，详细介绍了选型方法在该风电场选型工作中的实际应用，同时也验证了此选型方法是合理的。另外，还详细分析了风电机组的技术参数、平均风速、机组价格、运行维护费用、贴现率、机组寿命周期等等因素对风力发电机组选型技术经济性的影响情况。通过研究和分析发现，额定风速和塔架高度是风电机组选型时的两个重要参数。因此，论文的最后重点研究了确定额定风速和塔架高度的方法。本文所述的方法能为风力发电机组选型提供相应的理论参考。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 课题研究的背景  10-12
  1.2 课题研究的目的和意义  12-14
  1.3 国内外研究现状  14-15
  1.4 课题主要研究内容  15-16
第二章 风力发电机组及风资源基本理论的简介  16-28
  2.1 风力发电机组的简介  16-19
    2.1.1 风力发电机组的分类  16
    2.1.2 水平轴风力发电机组  16-18
    2.1.3 典型的发电系统  18-19
  2.2 风速模型  19-23
    2.2.1 风速的分布规律  19-21
    2.2.2 风功率密度  21-22
    2.2.3 风能有效利用小时及等效满负荷小时数的估算  22
    2.2.4 风切变指数  22-23
  2.3 风力发电机组功率特性曲线函数  23-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章 优化选型方法及其数学模型的研究  28-41
  3.1 技术性分析数学模型  28-33
    3.1.1 模型假设  28
    3.1.2 容量系数 CF 的数学模型  28-31
    3.1.3 初始成本 ICC 的数学模型  31-33
    3.1.4 机组与场址匹配指数  33
  3.2 年发电量的数学模型  33-35
    3.2.1 理论发电量的估算  33-34
    3.2.2 年上网电量的估算  34-35
  3.3 经济性分析数学模型  35-39
    3.3.1 净现值法  35-36
    3.3.2 成本效益分析法  36-37
    3.3.3 投资回收期  37-38
    3.3.4 内部收益率  38
    3.3.5 发电成本  38-39
  3.4 优化选型的步骤  39-40
  3.5 本章小结  40-41
第四章 风力发电机组选型方法的应用  41-58
  4.1 风资源条件分析  41-42
    4.1.1 气象条件  41
    4.1.2 气象站风资源观测统计数据  41-42
    4.1.3 极端风速和湍流强度  42
  4.2 风电场测风年风况分析  42-44
    4.2.1 风速和风功率密度  42-43
    4.2.2 威布尔分布双参数 c 和 k  43-44
  4.3 风力发电机组的优化选型  44-56
    4.3.1 候选机型  44-46
    4.3.2 技术性分析  46-47
    4.3.3 年上网电量  47-49
    4.3.4 风电场容量系数和等效满负荷小时数  49-50
    4.3.5 经济性评价方法  50-56
  4.4 优化选型结果分析  56-57
  4.5 本章小结  57-58
第五章 风力发电机组选型的理论分析  58-69
  5.1 影响风电机组选型技术性的因素  58-63
  5.2 影响风电机组选型经济性的因素  63-67
  5.3 容量系数对发电成本的影响  67-68
  5.4 本章小结  68-69
第六章 重要参数的确定方法  69-76
  6.1 额定风速的确定  69-72
  6.2 塔架高度的确定  72-75
  6.3 本章小结  75-76
第七章 结论与展望  76-78
  7.1 结论  76
  7.2 创新点  76-77
  7.3 展望  77-78
参考文献  78-81
致谢  81-82
攻读学位期间取得的研究成果  82

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 发电机、大型发电机组（总论） > 风力发电机
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