4 風(fēng)速與發(fā)電量的關(guān)系分析
　　風(fēng)速與發(fā)電量大小變化是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，各種機(jī)型均有各自的理論功率特性，由于地理位置、氣候條件、溫度、濕度、大氣壓力等因素，不同的機(jī)型實(shí)際功率特性與理論功率特性有一定差別，對(duì)于電量預(yù)報(bào)來(lái)說(shuō)，應(yīng)以實(shí)際的功率輸出為準(zhǔn)。為了達(dá)到預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，按照地區(qū)電力調(diào)度管轄，各風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T(mén)密切合作，通過(guò)大量的反復(fù)試報(bào)，剔除不合理的數(shù)據(jù)，使其預(yù)報(bào)的結(jié)果逐步達(dá)到和接近實(shí)際，從而滿足電力部門(mén)的要求。
　　下面我們以如東一期100MW 風(fēng)電場(chǎng)為例，根據(jù)對(duì)1# 和6# 風(fēng)電機(jī)組2008 年1 月到12 月每小時(shí)發(fā)電量與風(fēng)電機(jī)組自配測(cè)風(fēng)儀所測(cè)風(fēng)速數(shù)據(jù)分析，其切入風(fēng)速并非與理論曲線相吻合。在60 m 高度，風(fēng)速小于4.5 m/s 時(shí)該型機(jī)組基本不發(fā)電，即使啟動(dòng)機(jī)組，機(jī)組也不會(huì)發(fā)電，反而還需吸收電網(wǎng)的電，因此記錄顯示為負(fù)數(shù)，為此統(tǒng)計(jì)風(fēng)速與發(fā)電量的關(guān)系時(shí)，以4.5m/s 風(fēng)速作為起點(diǎn)。另外，從風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)平均風(fēng)速達(dá)到或超過(guò)12 m/s 且能持續(xù)一段時(shí)間時(shí)，該型風(fēng)電機(jī)組達(dá)最大發(fā)電狀態(tài)，即達(dá)到2000 kW·h 的額定輸出值，與理論曲線相比提前達(dá)到額定值。但由于風(fēng)的多變性，持續(xù)12m/s 以上的風(fēng)速較少，且往往是瞬時(shí)達(dá)到或超過(guò)12 m/s，瞬時(shí)又小于12 m/s，所以，統(tǒng)計(jì)平均風(fēng)速為12 m/s 乃至13m/s 對(duì)應(yīng)的平均發(fā)電量是小于2000 kW·h 的。而當(dāng)平均風(fēng)速達(dá)到14 m/s 時(shí)，即使風(fēng)速有些變化，機(jī)組也是在最大發(fā)電狀態(tài)。我們知道風(fēng)是不斷變化的且與其他氣象要素有著緊密的聯(lián)系，因此從以下幾個(gè)方面對(duì)風(fēng)速與發(fā)電量的關(guān)系進(jìn)行分析。
　　4.1 平均風(fēng)速與平均發(fā)電量
　　影響風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量的因素很多，相同的風(fēng)速不同的風(fēng)向、不同的氣壓、不同的溫度以及不同發(fā)電機(jī)的性能均會(huì)產(chǎn)生出不同的電量數(shù)據(jù)。在不考慮其他任何因素的情況下，只用風(fēng)速作參照，將平均風(fēng)速為4.5 m/s–5.4 m/s 作為5 m/s 風(fēng)速段與對(duì)應(yīng)時(shí)段的發(fā)電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；將5.4 m/s–6.5 m/s 作為6 m/s風(fēng)速段與對(duì)應(yīng)時(shí)段的發(fā)電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以此類(lèi)推，對(duì)應(yīng)各風(fēng)速段與發(fā)電量關(guān)系見(jiàn)表2。
 

表2 各風(fēng)速段對(duì)應(yīng)1 小時(shí)平均發(fā)電量（單位：kW·h）

圖1 不同風(fēng)速下風(fēng)電機(jī)組V80-2MW實(shí)際輸出功率特性圖（單位：kW·h）

　　4.2 代表性驗(yàn)證
　　為了驗(yàn)證表2 中平均數(shù)據(jù)的代表性，我們從2 臺(tái)風(fēng)電機(jī)組全年的所有數(shù)據(jù)中（每10 分鐘一個(gè)數(shù)據(jù)）遴選出同一風(fēng)速維持達(dá)20 分鐘或以上（如某日10 ：10 和10 ：20 風(fēng)速均為7.0m/s）所對(duì)應(yīng)的發(fā)電量數(shù)據(jù)，且將后10 分鐘發(fā)電量數(shù)據(jù)作樣本統(tǒng)計(jì)，計(jì)算結(jié)果是6.0 m/s 風(fēng)速對(duì)應(yīng)的10 分鐘平均發(fā)電量是35.7 kW·h，也就是一小時(shí)發(fā)電量可達(dá)214.2 kW·h，7.0m/s 風(fēng)速對(duì)應(yīng)的10 分鐘平均發(fā)電量是68.6 kW·h，也就是一小時(shí)發(fā)電量可達(dá)411.6 kW·h。由于較大風(fēng)速情況下符合條件的樣本較少，我們只統(tǒng)計(jì)了6.0 m/s 和7.0 m/s 兩個(gè)風(fēng)速樣本。從這兩個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，表2 中的平均值有很好的代表性。
　　4.3 相同風(fēng)速不同風(fēng)向下發(fā)電量的分析
　　我們知道不同的風(fēng)向即表示有不同的天氣系統(tǒng)影響或控制著本地，而不同的天氣系統(tǒng)影響本地時(shí)相應(yīng)的溫度、氣壓均有較大的變化，且三者之間有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系。比如冬季多受冷高壓控制，吹北到西北風(fēng)，溫度低，氣壓高，空氣密度大；而夏季多吹偏南風(fēng)，溫度高，氣壓低，空氣密度小。因此，統(tǒng)計(jì)出相同風(fēng)速不同風(fēng)向情況下的發(fā)電量，即代表著不同溫度、不同氣壓條件下風(fēng)與發(fā)電量的關(guān)系。由于有些風(fēng)向的風(fēng)出現(xiàn)較大風(fēng)速的幾率很小，樣本太少存在較大的不穩(wěn)定性，因此我們?nèi)匀贿x取在各個(gè)風(fēng)向上出現(xiàn)次數(shù)相對(duì)比較多的6 m/s–9 m/s 風(fēng)速下不同風(fēng)向發(fā)電量的變化情況。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 相同風(fēng)速不同風(fēng)向下發(fā)電量變化圖（單位：kW·h）

　　從圖2 中可以看出，當(dāng)風(fēng)向?yàn)槲髂稀⒛匣蛭黠L(fēng)時(shí)，相同風(fēng)速下的發(fā)電量明顯比其他風(fēng)向偏小，這主要是當(dāng)?shù)孛鏋檫@些風(fēng)向時(shí)，往往是受西南暖濕氣流影響，溫度高，氣壓低，空氣密度小，并且在本風(fēng)電場(chǎng)的南面和西南方向建有許多的廠房和酒店樓房，對(duì)近地面風(fēng)有較大的阻擋作用。而當(dāng)?shù)孛婀纹憋L(fēng)（北、東北、西北）時(shí)，本地處在冷空氣的影響或冷高壓的控制之下，溫度低，氣壓高，空氣密度大，且風(fēng)電場(chǎng)北面為大海，在同樣的風(fēng)速下，風(fēng)電機(jī)組的功率明顯變大。計(jì)算6 m/s、7 m/s、8 m/s、9 m/s 風(fēng)速段不同風(fēng)向下的發(fā)電量情況，以東南風(fēng)向的發(fā)電量作均值，得出其他風(fēng)向平均發(fā)電量的增減百分率（表3）：

表3 各風(fēng)向之間發(fā)電量差值平均百分比