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先和你说个消费电子领域的例子:有些玩家通过将CPU进行超频“免费”获得了计算能力升级,这偷着乐的事情令其中的玩家顾不上超频可能导致的恶果了。
无独有偶,眼下的风电领域也有类似声音:不花钱就可以将风电机组的额定功率升级,从而获得更多的发电量。但请你要想想这样“免费的午餐”是不是真的靠谱?
众所周知,CPU的超频能力和CPU自身的硬件底子有很大关系,底子比较差的CPU根本就不适合超频运行,即便可以将CPU超频运行,其代价是CPU功耗增加、发热严重、电迁移、信号变差、抗干扰能力变弱乃至硬件损毁等后果,不一而足。
那么回到风电领域,从额定功率超发究竟对风电机组意味着什么呢?回答这个问题,要从风电机组的设计和优化谈起。
先来看风电机组的核心部件——发电机。在额定功率、体积、重量、经济性等各个指标的综合约束下,如何提高发电机性能和效率一向是机组设计需要重点突破的区域。
必须提及的是,提到发电机效率,就不得不考虑电机损耗这个关键概念。风电机组发电机的损耗主要来源于铜耗、铁耗、机械损耗和杂散损耗等,而其中最为关键的是铜耗和铁耗这两大类。
铜耗,是电机使用的铜导体带来的损耗,与其通过的电流直接相关。当使用的铜导体导电性能越高、电阻越低,在相同的电流下的损耗就越小(见下式)。
P Cu = I2 x R
一个有趣的事实值得注意:那就是,相同额定功率下不同额定扭矩的发电机其铜耗大不相同,对于较低扭矩的高速异步发电机而言,其额定效率下的铜耗相对较小,而对于低转速高扭矩的低速永磁同步发电机,其在额定效率下的铜耗会非常高。这是为什么呢?其实原因很简单,因为P Cu = I2 x R,铜耗和电流的平方成正比,而扭矩越高,在既定的磁场强度情况下,所需要切割磁力线的等效电流就越大,因此铜耗就会以平方的关系上升。所以,这就不难理解为什么任何直驱形式的机组其最优效率点都远低于额定功率,而是在1/2甚至1/3的额定功率工作点才能达到最优效率,其根本原因是,在诸多制约条件(体积、重量、经济性等)下,难以为低速直驱电机如此之高的额定扭矩(如此之高的额定电流)提供需要的如此之低的绕组电阻。
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