歌美飒风电热力学工程师：高度对风电机组温度和运维有很大影响
能见APP讯：10月20日，2016年北京国际风能大会暨展览会在中国国际展览中心召开。歌美飒风电热力学工程师Borja Molera Llorente在论坛上发言，他表示环境变化会影响风机最低工作温度，最终会影响它们产生的电量，所以要随着海拔的上升歌美飒的降功率运行调整。
以下为发言全文：
大家好，我想谈谈海拔对温度影响的PPT，我总结一下我们在过去两年中跟很多同事做的工作，我是讲一下框架性的方面。
首先谈谈高海拔的挑战，之后讲一下风机高海拔的时候出现怎样的变化，有什么性能上的转变，风机转到高海拔以后它的工作环境又有怎样的变化，之后说一下海拔对于热量控制的影响，它对温度有怎样的影响，风机的工作温度会达到什么样，再说一下其他的电气特性，也就是说为了让风机能够在高海拔上工作如何进行持续的调整，最后分享一些在各个国家风机以及正在运行的项目是怎样的。
因为大气层是有一定特性的，所以会有气压，大气分成不同的层次，第一层是对流层，它的温度是相对来说比较稳定的，对流层的ISA变化率是每公里负6.5度，环境的压力也是随着天气的变化而变化，压力的变化跟海拔带来的变化相对只占后者的3%，基于这些考虑参考这些影响有了一些基本的数字，可以看出来环境对温度是因为海拔引起的变化比较关键，等式是用来求解根据海拔出现温度变化的公式，在110帕的标准大气压下，标准海拔基础上，随着海拔的上升压力的下降，可以从向下倾斜的曲线中看到。
除了海拔和温度间的关系还可以计算出其他的因素，比如空气密度，也可以从气压和温度的数据来估算，有不同的压力、不同的温度，需要算出相应的空气密度，这些因素都对风机的性能有一定的影响。
总结，环境的变化，海拔越高、温度越低，就要考虑到风机最低工作温度，有些时候海拔特别高，风机甚至要在零下20度的环境下，风机的性能要非常的出色，我们要生产一些能够在零下三四十度环境下工作的风机，还要考虑到压力的问题，气压对风机机械性能也有所影响，并且最终影响它们产生的电量。吹到风机叶片上的风在海拔高的地方可能压力并不大，所以产生的电量会比较小。
噪音也是空气密度不同会产生不同的变化，功率曲线也会相对来说比较弱。最高运行温度也会受到影响，所以需要给不同的部件进行一些冷却的实验，来测试它们的运行温度，比较关键的三个红色的部分，如图。
风机能够接收到的风，是力乘以速度得出功率，这个功率和空气的密度成正比，风机产生的功率也就是风的功率，同时也会受到空气密度的影响。要把功率曲线分成两个部分，一部分是在这条线以下的时候，之前能够接收到的唯一的功率是完全由于风的力度来决定的，如果说海拔很高、空气密度很低，前半部分产生的功率会比较小；海拔上升的时候，曲线是向右偏移的，由于空气密度导致产生电量比较小，在超过了一定海拔之后，或者说临界，超过了P值以后主要是取决于风机自己的性能了。
对于温度的影响，风机最高工作温度是需要有两个部分计算，取决于它的外部环境再有机舱区域温度和零件工作温度，把整个公式列出，分成了两个部分、两个温度的变化，一是外部环境和机舱区域间温度的区别，第二个机舱区域和零件温度的区别。整体零件的温度可能会涉及到齿轮、润滑油的温度和其他的因素，各个零件的温度都需要考虑进来。定义它的最高零件温度，再去减掉两个温差，这样才能够得出最高的风机的工作温度，我们会选择这样的最小值来作为最高工作温度。
我们的风机设计的是一千米的海拔，我们在吊装风机的时候会考虑一千米的海拔，根据一千米海拔算出最高的工作温度。如何计算第一个温差呢，假定各个零件散热是相同的，风量也是一样的，控制这两个变量以后再看发动机的相对温度跟密度之间的变化以及它们的关系，给定一定的环境温度，去看发电机温度变化率是多少，先给定一个空气温度、外部的环境温度，再给定空气的密度，就可以根据公式计算出来当空气流过内舱的时候温度是多少的，并且可能会出现怎样的温度升高。
一千米条件的通风情况，设定的风机是2兆瓦，也会有不同的计算条件，比如有一些条件是设定在3500米、有些是1000米，今天探讨的是1000米的例子，它们唯一的区别是在于空气的密度，空气密度的估值也需要根据之前公式进行计算再代入进来，可能会得出内舱们相对比较高的温度，这是用2兆瓦风机的模型做出来的温度的示意图，能够看到在风机全功率运转的时候是怎样的温度情况，能够发现在3500米的时候整个温度控制是比较高的，3500米的时候相对来说温度要比之前1000米稍微高三大五度。
之前算了温差1，接下来还要计算温差2，跟算温差1的时候一样，要估算各个零件面对的温度，比如齿轮箱的油、风扇、变压器等等分别是多少的温度，唯一给机器降温的东西就是空气，高海拔情况下看温度变化的公式后会发现，温度的变化跟H对流的系数是成正比的，也就是说最后的温度的降低和H成正比，H有个计算的方法，有自己的函数。
有了这些数据以后就能够得出来这样的公式，首先是空气密度，海拔越高、空气密度越低，转化系数也会随之出现变化，热转换的性能就会最值海拔升高而出现降低的情况，把其中的每一个零件的最高温度都定义了以后，就可以求解整个风机的最高工作温度，只要能够算出一千米的最高工作温度之后，就可以算出新限度，推出3500米的最高工作温度，不像之前的三到五度而可能是五到七度的升高，最高工作温度在海拔升高的时候会降低。
歌美飒，在设计和制造风机的时候应该进行一定的调整，随着海拔的上升歌美飒的降功率运行调整，如图，会分析风场、分析风力、温度和时长，要提高最后工作温度唯一最有效的方法还是降功率运行，这是比较简单的，对塔筒没什么影响就是改变主机的内部就可以了，还会分析很多的数据，比方说每年有多少小时的温度是在某一个温度之下的，风力基本上平均达到怎样的程度，现在也在进行很多这样的分析。
一般来说海拔越高温度越低，有些时候也必须要考虑到高海拔高温度的情况，这种情况更需要改善风机来适应这个情况，比方说可以去改善它的发动机风扇、加热进风量，还可以改善零件的降温系统，有时候会收集一些不同的数据去选择一些特殊的零件，比如选择特殊的变压器适应高海拔高温度的情况。
让风机适应高海拔的工作环境，根据下面的公式或者说定理，随着海拔的上升，需要更多的间隔和间距，风机间的间隔需要更大，因为空气密度会比较低，现在一般在建造风机的时候是需要考虑到间隔间距的问题，还有一些其他的低压特性也需要进行考虑，比如低压环境出现设备的膨胀和突出，还会出现半导体太过灵敏不好操作的情况。
因为高海拔所做出的改进，首先是改进它的动力性能，建立风机之前需要考虑很多的因素，比如说动力性能和热量控制、电力调整等等，需要根据高海拔的情况去进行调整，给大家展示一下歌美飒风机在全世界都在运行，有很多是在中国，有一些是在海拔两千米的地方运行，在非洲、墨西哥都有，墨西哥248兆瓦也是海拔两千米以上的位置，我们的团队在持续维护这些风机，收集它的数据，希望能够让这些高海拔的风机有更好的性能和表现，产生更多的电。
