根据贝兹理论，机组从风中捕获的机械功率为：

机组从风中捕获的机械功率

 

　　式中：pm为叶轮吸收的电功率；P为空气密度；R为风轮半径；Cp为功率系数（风能利用数）；v为风速；λ为叶尖速比；β为桨叶节距角；n为机组叶轮的转速。

图2:叶尖速比与功率系数的关系曲线

 

　　由(3）式可见，在风速给定的情况下，叶轮获得的功率将取决于功率系数，如果在任何风速下，风电机组都能在Cpmax点运行，便可增加其输出功率。

 

　　根据图2,在任何风速下，只要使得叶轮叶尖速比λ＝λopt，就可以维持机组在Cpmax下运行。因此，风速变化时，只要调节叶轮转速，使叶尖速度与风速之比保持不变，就可以获得最佳的功率系数。叶轮的捕获能力最大。

 

　　由于双馈机组受到最低并网转速和最高极限转速的限制，叶轮不能在启动风速到额定的整个风速段内维持最佳叶尖速比几，使功率系数最大。双馈机组的调速范围虽然可以达到士30%同步转速，但是，在维持最佳叶尖速比上，只能在一个较小的风速段（一般在5m/s-7.5m/s之间）内维持最佳叶尖速比，在更低和更高的风速段均会偏离最佳速比λopt。

 

　　由（3）式可知，功率系数Ｃｐ（λ，β）只是叶尖速比λ和桨叶节距角β的函数。功率系数Cq（λ,β)与叶轮所吸收的风能成正比，提高功率系数Cp（λ,β）就能提高叶轮吸收的电功率，提高机组效率，提高双馈风电机组在低风速段的有以下两种方法：

 

　　第一、当叶片安装角（桨叶片节距角β）不变的情况下，由(4)式可知，要提高双馈机组在低风速时的效率，需进一步降低机组在低风时的并网转速，使得机组在低风速段，例如：在3m/s-5m/s时，控制机组的运行转速使之到最佳叶尖速比λopt，从而达到功率系数的最大值Cpmax。

 

　　第二、在最低并网转速不能降低的情况下，在不同的风速，通过控制改变叶片的安装角度（桨叶片节距角β），功率系数Cp（λ,β）增加。

 

　　通过调节叶片安装角（桨叶片节距角β）提高低风速效率有以下几个方面的问题：

 

　　第一、调节叶片安装角度，可以提高功率系数，能在一定程度上提高机组的低风效率，但是，偏离了叶片设计的安装角，不能达到设计的最大功率系数Cpmax；

 

　　第二、在低风速时，变桨系统不断调节桨叶的节距角，轮毅电机工作时间大大增加，轮毅故障几率增加。在低风时，机组发电量较低，由于耗电量的增加使机组在低风时的实际发电功率降低；

 

　　第三、由于叶轮在低风速段的风频较高，叶片在安装角附近频繁运动，使得变桨轴承齿圈在O。～3。位置磨损严重，变桨轴承的寿命缩短，维护、维修成本增加。

 

　　因此，在实际机组控制策略中，采用调节叶片安装角度的方法，提高双馈机组低风速段效率需要综合评估。在低风速段，提高双馈机组效率较为有效的方法是：进一步降低机组的并网转速。这样，从理论上讲，在低风速段机组均能使控制的叶尖速比兄与叶片设计的最佳叶尖速比λopt，一致，功率系数Cpmax达到最大值。

 

 

　　变速恒频风电机组主要有永磁同步直驱式和双馈异步式两种，这两种都可以由变频器实现无冲击并网和脱网。

 

　　从它们在低风速下的运行情况看，直驱式风电机组没有运行转速下限的限制，而双馈式风电机组存在着运行转速的下限，从原理上来讲，直驱式机组的切入风速可以更低。但是，直驭式机组使用的是全功率变频器，存在较高的功率损耗，由于全功率变频器的容童是双馈机组变颇器的三倍左右，所以，变频器的功率器件和冷却等设备所消耗功率比双馈机组要大很多。同时，机组可以吸收的风能与风速的三次方成正比，在低的切入风速情况下，可利用的风能非常有限。永徽同步技术其机组转速范围较宽，在低风速下发电量有一定优势，但其全功率变频的特点导致随风速提高，其发电t优势将因变频器损耗迅速增大而减小。

 

　　从原理上来讲，如果改变双馈机组在低风速段运行方式，使其在低风速时不受最低并网转速的限制，叶轮转速就能严格追踪标，提高双馈机组在低风的发电效率。