风电机组的功率系数曲线

风力发电机组的主流机型其实主要有三种，分别是定桨距失速型机组、全桨叶变距型机组和变桨变速型机组。定桨矩是指风轮的桨叶与轮毂是刚性连接，叶片的桨距角不变，失速是指叶型本身所具有的的失速特性，当风速高于额定风速时，气流的攻角增大到失速的条件时，在叶片产生许多小的气流涡流，效率降低限制了功率的增加。定桨距失速型机组的优点是没有功率反馈系统和桨距角伺服执行机构整机结构简单、部件少、造价低，并具有较高的安全系数。缺点是这种失速控制方式依赖于叶片独特的翼型结构，叶片本身结构较复杂，成型工艺难度也较大。随着功率增大，叶片加长，所承受的气动推力大，使得叶片的刚度减弱，失速动态特性不易控制，所以很少应用在兆瓦级以上的大型风力发电机组的功率控制上。全桨叶变距型机组采用变桨控制，通过改变桨距来调节风轮受力，从而控制输出功率和转速。传感器测量风速和转速，传回控制器，控制器通过电动液压或电动机控制桨叶的变桨角度，调节转速和输出功率‌。全桨叶变距型机组适用于风速较为平稳的区域。由于其控制方式相对简单，适用于经济有效地控制风力发电机的输出功率。但在低风速区域，输出效率较低，而在高风速区域，由于风力过大，输出功率会受到限制‌。全桨叶变距型机组的优点是结构相对简单，控制相对容易。缺点是在低风速区域效率低，高风速区域输出受限。变桨变速型机组几乎占据全部市场，不仅采用变桨控制，还结合了变速控制。通过改变桨距和变速器控制输出功率和电网频率。传感器将数据传递回控制系统，控制器通过电动液压泵或电动机调整桨叶的角度和变速器的齿轮比，以实现输出功率和电网频率的调节‌。变桨变速型机组‌适用于需要更高效率和更稳定输出的场景。由于采用变速控制，在低风速时可以提高输出效率，而在高风速时可以通过变速器减小输出扭矩，避免机组受损‌。变桨变速型机组‌的‌优点是能够充分利用风力资源，实现高效运行，特别是在低风速区域表现更好。‌缺点是技术复杂，成本较高，维护和故障处理相对复杂‌。