风力发电机组整机散热综述

首先，在风电行业发展初期，散热问题不需要考虑太多。此外，当时换流柜、箱式变压器等设备往往就在风机旁边的地上。随着风电行业的发展，出于降低成本和工程造价的考虑，原本放在塔外的设备开始慢慢搬进塔内。机组容量尚小时，机组内的变流柜和电控柜采用自然风或强制风冷却，热量直接排入机组，因此整个机组没有冷却系统。比如塔底的变流柜和电控柜，直接把热空气排到塔里。但在这种情况下，仍然会有自然的烟囱效应，可以促进风扇内部的空气流动。

随着单台风力发电机组容量的不断增大，机组中发热部件产生的热量也越来越多。虽然人们更加注重单元内部各种元器件的散热，加强散热设计，虽然热量从机柜中排出，但是单元内部环境温度不断上升，机柜所处的散热环境不断恶劣，最终导致过热。

在这种情况下，人们开始关注单位环境的温度控制。

在“风力发电机和风力涡轮机的冷却系统”专利中，提出了利用机头静、动接头之间的间隙，如叶根与轮毂盖之间的间隙。气流从叶根处的缝隙进入轮毂，沿着塔架向下穿过底座，最后从塔架底部的塔壁出来。排风机安装在出风口，为气流提供动力。这种方案的优点是可以利用比地面温度低的高空空气来冷却风扇内部的发热部件。在风机机组趋于大型化、供热功率越来越大的当下，寻找一种廉价的冷源来冷却机组的发热部件显得越来越迫切。高空冷空气的温度比近地面空气低，使其作为冷源具有更高的性价比优势。但随之而来的缺点是塔内气流逆烟囱效应，塔内气流易形成涡流。为了达到设计目的，需要加大塔底排风机的功率，在风路中设置多台排风机，实现中间中继。

此外，还有一个问题是很难过滤从叶根和轮毂间隙进入的空气，在海上有沙尘暴或高盐雾的地区，很难控制机组的内部环境。因为这种方案没有湿度控制功能，所以只能适用于空气干燥的地区。

为了解决上述问题，专利“风力发电机内部环境控制系统”改变了上述方案的气流方向，改为从靠近地面的塔底进气，上塔，进机头，再从叶根和轮毂的缝隙中出来。塔底侧壁的排气扇改为鼓风机。这样鼓风机产生的热量也被带入机组，而地面附近的空气温度比高空要高，就要加上鼓风机产生的热量，无疑是雪上加霜。为了弥补冷源的不足，单元内安装了中央空调作为补充。这无疑增加了冷源的获取成本。虽然中央空调的加入使得这个方案具备了对机组环境除湿的能力，但是空调的除湿能力和进风口相比还是杯水车薪。这个方案还是限制了它的应用范围，决定了它不适合高湿地区。冷源获取成本较高也决定了运营成本较高。