今日来聊聊风电领域的一个重要概念 —— 等效利用小时数。
在风电的广阔天地里，等效利用小时数犹如一把精准的标尺，用以衡量风机的性能与效益。它切实反映了风电场在特定时期内的实际发电能力与理论最大发电能力之间的比值。
每一个高数值的背后，皆是无数风电人辛勤努力的结晶。从风电场的精心选址，到风机的优化设计，再到精细入微的运维管理，每一个环节都举足轻重。
通常情况下，风电行业内采用等效利用小时数指标来评估机组的发电性能。
等效利用小时=年度总发电量/机组额定功率
它和年度总发电量、机组额定功率有关，额定功率一般确定了，所以发电量是重点。影响总发电量的因素主要包括以下方面：
（1）气象条件（包括风速、空气密度、湍流强度等）；
（2）风力发电组自身发电性能；
（3）机组故障率、可靠运行时间.
气象条件属于自然条件，由前期的微观选择所决定；机组的发电效率与性能，由机组设计生产制造所左右；机组故障率、可靠运行时间与机组各部件的可靠性、运维保养、所处环境息息相关。
那么，如何快速且有效地提高风电等效利用小时数呢？
今日，我们从机组故障率和机组发电效率这两个方面来看:
一、降低机组故障率，提高可利用率
一台风力发电机组由数千甚至数万个零部件构成，出现故障在所难免。为降低故障率，可以通过以下多种方法来实现：
（1）日常维护精细化：在进行日常维护时，对于机组出现的故障缺陷，必须认真细致地分析问题根源。例如，倘若发现风机某部件发出报警，绝不能简单地进行复位处理，而是要深入探查是部件本身出现故障，还是其所监测的设备存在潜在问题。
（2）定期维护和检查：严格遵循定检手册和规程要求，定期对风力发电机组进行检查和维护，这是降低故障率的重要手段。通过定期检查，能够及时发现并处理潜在问题，有效避免故障的发生。以某大型风电场为例，此前在定检时遗漏了对发电机绕组绝缘性能的检查，结果在运行过程中发生了绕组短路故障，导致机组停机长达一周时间。后来，该风电场加强定检管理，严格按照规定项目和周期进行检查，机组的故障率显著降低，设备的使用寿命也得到了延长。
（3）强化关键部件润滑管理：大型风力发电机组的主齿轮箱、偏航和变桨齿轮箱、液压控制系统、变桨轴承、偏航轴承、主轴承以及发电机轴承等都需要保持良好的润滑状态。一旦这些关键部件受损，极有可能造成较长时间的停机，严重影响风机的发电运行。
（4）改造优化措施：通过深入分析故障原因，采取具有针对性的改造措施，如加强维护、优化设计等，可以有效降低风电机组的故障率。例如，针对变桨系统故障，可以通过优化线缆布置工艺等方式进行改造。
（5）状态监测和故障诊断：开展风力发电机的状态监测和故障诊断研究，能够及时掌握风电机组的运行状态，及早发现潜在故障征兆，从而降低故障率。利用现有的状态监测技术，对早期故障进行诊断，有助于提前采取应对措施。
（6）数字化运维和预警系统：通过数字化手段转变设备运维模式，从 “被动” 转变为 “主动”，从 “告警” 转变为 “预警”，可以提前预防故障的发生。例如，开发部署设备故障预警模型，优化功率预测功能，并应用在线振动监测等技术。提高运行维护技术水平，积极推进数字化运维，能够更好地保障风电场风电机组的安全可靠运行。
降低机组故障率，减少机组非计划停机时间，可有效的保障风力发电机组处于可靠的运行状态。
二、提升风力发电机组发电性能
根据风力发电机输出机械功率与风速有如下关系：
其中：ν为上风向风速，单位为m/s；Cp为风能利用系数；A为风力发电机桨叶扫掠面积，单位为m2；A=πR2, R为风轮半径。
通过上述公式可知，在原风力发电机组不变更机组容量、塔筒高度、叶片长度（不考虑叶片加长）情况下，如果要提升机组发电性能，就要提升风力发电机组在运行时的风能利用系数Cp。
风能利用系数Cp是关于叶尖速比λ和桨距角β的非线性函数，即：Cp(λ , β),当桨距角和叶尖速比发生改变，Cp值随之变化。
图 某机组CP-λ曲线图
通过上图可以看出每条曲线都是单调的，这样我们在固定的叶尖速比下，通过控制变桨角度，可以使该叶尖速比下风能利用系数达到最大。
（1）校准叶片机械0度
叶片的0度位置是否安装准确，决定了运行时变桨角度的准确性，对机组的发电性能起着重要作用。
据统计分析，按照叶片机械0度偏差2度进行仿真计算，会造成功率曲线性能出现偏差，年发电量偏差1.8%
为保证叶片零度角准确性，从以下两个方面着手：1）对新风机生产过程中加强质量管理，保证安装时零刻度的准确性；2）对已运行风场，需落实齿轮间隙对叶片0刻度偏离影响及验证控制系统是否会造成讲野偏差的可能性，定期对叶片机械0度进行校准工作。
（2）叶片加长及改造，提高风机性能
通过气动优化，如安装涡流发生器、扰流板等，可以提高叶片的气动性能，从而提升发电效率。此外，还可以通过粘贴延长节的方法来实现现役叶片的延长，以增加扫风面积，提高风能捕获量。
如果要进行叶片技改，则提前需要对叶片加长的长度、整机零部件和叶片的安全裕度需要进一步评估，然后再进行定制化设计。
（3）优化偏航系统控制策略
风电机组偏航系统两个主要功能：一是对风功能，追踪风向变化；二是解缆功能，防止发生电缆缠绕。偏航对风的逻辑设计和对风的准确性会影响风电机组的风能转换效率。
传统的偏航控制逻辑无法适用全工况，在湍流强度大、风向变化较大的工况下，易造成风能利用效率的降低，应针对不同工况进行实际的偏航逻辑设计。同时可采用偏航角度误差静态校正和动态校正的方法提高风电机组偏航对风的准确性。
（4） 控制策略优化
1）智能预测控制：通过气象数据和预测技术，提前调整风机控制策略，以提高风能利用率和系统效率。这种智能预测控制可以动态调整桨距角度、发电机转速和扭矩输出等参数，使风力发电机组在不同风况下保持最佳运行状态。
2）群控制策略：协调风电场内多台风力发电机的运行，最大化能量输出并减少叶片疲劳和损耗。这种策略有助于提高整体风电场的发电效率和可靠性。
目前风电投资方关注的主要问题提高风力发电机组的发电性能及发电经济效益。在已建成的风电场中，上述风力发电机组增能提效的方法，具有一定的参考价值。
总结：风电等效利用小时数概念、作用，影响主要因素（包括气象条件、机组自身性能和故障率）等，从降低机组故障率和提升发电性能两方面进行等效小时数的提高。
本文来源：风电小课堂
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