风力发电原理论文汇总

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风力发电毕业论文

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风⼒发电毕业论⽂风⼒发电毕业论⽂⽬录摘要............................................................ I 前⾔ (1)1 风⼒发电的现状背景和意义 (2)1.1 风⼒发电的现状 (2)1.2 风⼒发电的潜⼒ (3)1.3 发展风电刻不容缓 (4)2 风⼒发电机 (5)(⼀)风⼒发电机主要类型 (5)2. 1 恒速风⼒发电机 (5)2. 2 有限变速风⼒发电机 (5)2. 3 变速风⼒发电机 (5)(⼆)不同风⼒发电机的综合⽐较 (7)2. 4 年能量利⽤率和经济性的对⽐分析 (7)2. 5 不同类型风⼒发电机市场应⽤情况 (7)3 风⼒发电控制技术 (9)3.1 变桨距风⼒发电技术 (9)3.2 主动失速/混合失速发电技术 (9)3.3 变速风⼒发电技术 (9)3.4风⼒发电系统的智能控制 (10)3.5 模糊控制 (10)3.6 神经⽹络控制 (10)3.7技术发展趋势展望 (11)4 未来发展的建议 (12)参考⽂献 (13)致谢 (14)前⾔⾃然界的风是可以利⽤的资源,然⽽,我们现在还没有很好的对它进⾏开发。

这就向我们提出了⼀个课题:我们如何开发利⽤风能?⾃然风的速度和⽅向是随机变化的,风能具有不确定特点,如何使风⼒发电机的输出功率稳定,是风⼒发电技术的⼀个重要课题。

迄今为⽌,已提出了多种改善风⼒品质的⽅法,例如采⽤变转速控制技术,可以利⽤风轮的转动惯量平滑输出功率。

由于变转速风⼒发电组采⽤的是电⼒电⼦装置,当它将电能输出输送给电⽹时,会产⽣变化的电⼒协波,并使功率因素恶化。

因此,为了满⾜在变速控制过程中良好的动态特性,并使发电机向电⽹提供⾼品质的电能,发电机和电⽹之间的电⼒电⼦接⼝应实现以下功能:⼀,在发电机和电⽹上产⽣尽可能低的协波电波;⼆,具有单位功率因素或可控的功率因素;三,使发电机输出电压适应电⽹电压的变化;四,向电⽹输出稳定的功率;五,发电机磁转距可控。

风力发电机论文关于风力发电的论文

风力发电机论文关于风力发电的论文

风力发电机论文关于风力发电的论文影响风力发电机组功率的因素摘要:风力发电机作为一种绿色能源有着改善能源结构、经济环保等方面的优势,也是未来能源电力发展的一个趋势。

但风力发电机在工作时由于受到环境或本身结构的影响,其功率会受到影响。

文章就影响风力发电机组功率的各方面因素进行探讨。

关键词:风力发电机;功率影响因素;功率曲线;发电量一、功率曲线与发电量功率曲线反映了风力发电机组的功率特性,是衡量机组风能转换能力的指标之一,设备验收时功率曲线往往是被重点考核的对象。

其实,评价一种机型功率曲线的好坏不应单纯地只关注那些图表中所给定的“风速—功率”对应值,还应根据现场情况进行具体分析:风力机组的功率特性关键取决于叶片的气动特性和机组的控制策略。

众所周知,叶片的气动设计实际上是一个优化的结果,受其他条件限制,无法达到所有风速工况下效率均最好的目标。

而机组实际运行的外部条件可能与设计存在较大差异,因此需要采取技术措施以实现发电量最大。

一般来讲,失速型机组应根据风频分布调整合适的安装角,使风频最高的风速段出力最好。

而变桨距机组则应根据湍流等风速特性优化控制策略。

因此为了追求发电量优化的目标,实际的功率曲线与理论值会存在一个合理的偏差。

二、风力发电机组实际功率曲线与标准功率曲线的差异根据风力发电机组在一段时间内输出功率和同一时刻的风速之间的对应关系,即可得到风电机组的实际功率曲线,比较理想的状况是单独设立一套独立的测量系统,对机组的功率数据进行记录,同时测量环境气温、大气压力和风速等环境参数,根据记录的数据,绘制出风力发电机组的实际功率曲线,同时根据环境气温、大气压力对实际功率曲线进行修正,观察机组实际功率曲线与标准功率曲线的差异是否在正常的范围内。

在实际工作中,由于受现场条件和机组数量较大的限制,多利用机组控制系统的测量数据,通过中央监控系统进行记录,这种方式存在两个弊端:一是多数风力机的风速仪位于叶轮的后部,风速的测量准确度受到影响,其次机组控制系统没有环境气温、大气压力等环境参数的测量或测量值不准确,需要补充其它辅助装置进行数据的补充。

风力发电技术及工程论文(浅谈风力发电)

风力发电技术及工程论文(浅谈风力发电)

风力发电技术及工程论文姓名:谢典峰学号:0804310149班级:过程装备与控制工程081班日期:2010年6月22日浅谈风力发电摘要:随着现代工业的飞速发展,人类对能源的需求明显增加,而地球上课利用的常规能源日趋匮乏。

据专家预测:煤炭还可以开采221年、石油39年、天然气只能用60年,如何能够实现能源的可持续发展?唯一的出路就是有计划地利用常规能源、节约能源、开发新能源和可再生能源。

目前电能产生主要靠火力发电,但火力发电产生大量污染,为减少对大气的污染,实现能源的可持续发展,世界各国都积极发展风力发电,可以预见,在今后10年,风力发电必将成为世界各国更加重视和重点开发的能源之一.*风力发电技术概念风力发电技术是把风能转变为电能的技术.通过风力发电机实现,利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。

一、风力发电的发展史风能利用具有悠久的历史,而将其用于发电却只有100多年时间.1887~1888年冬,美国人布拉什安装了一台被现代人认为是一台自动运行的且用于发电的风力机。

这台发电机仅为12kW,却是庞然大物—-叶轮直径足有17m,有144个由雪松木制成的叶片。

风力机运行了20年,用来给他家地窖里的蓄电池充电.,1 891年由丹麦P.L.Coat教授设计建站的采用蓄电池充放电方式供电,并获得试验成功和推广,是世界上第座风力发电试验站。

直至1910年, 丹麦已建立起一百座5 kW~25kW 的世界上最早的风.力发电站,在十九世纪束,丹麦就拥有工业用风力机2500多台, 提供2942×410W 的动力,还有4600多台的农用风力机,其后,小型风力发电机在世界各国得到了迅速发展,到二十世纪三十年代各国相继开始研制中型、大型风力发电机,1939年美国研制成功额定功率为1250kW的风力发电机, 其设计风速为13.4m/s,凰轮直径为53.3m,塔高45m,安装在山高为610m的佛蒙特州的拉特兰的格兰德帕圆顶山上,这是一座当时世界容量最大的卧轴风力发电站。

风能发电技术3篇

风能发电技术3篇

风能发电技术风能发电技术风能发电技术是一种利用风能将机械能转换为电能的技术。

风能是目前世界上最为广泛和普遍的可再生能源之一,因此风能发电将成为未来能源发展的重点方向之一。

近年来,随着全球能源需求的逐渐增长,风能发电技术得到了越来越多的关注和研究。

风能发电的原理风能发电的原理是利用风轮机将风能转换为机械能,再将机械能转换为电能。

风轮机是由叶片、主轴、齿轮箱和发电机等组成的。

当风轮机叶片受到风力作用时,会产生转动,主轴带动齿轮箱转动,齿轮箱再将高速转动的力转换为低速的力,驱动发电机产生电能,通过输电线路输送到电网上。

风能发电的种类目前,风能发电主要分为独立式和并网式两种。

独立式风电主要应用于离网区域或需要不间断电力供应的应急电源。

而并网式风电是将风电系统接入到电力系统中,向公用电网输送电力。

随着技术的不断发展,风能发电将会越来越广泛地应用于电力供应中。

风能发电存在的问题虽然风能发电技术具有许多优点,但也存在着一些问题。

目前最主要的问题是风能转换效率不高,特别是在低风速情况下转换效率明显降低。

同时,风能还存在着可再生资源的有限性,不同地区甚至同一地区的风资源也存在差别,这会影响风能发电的稳定性和持续性。

此外,风能发电的建设和运营成本相对较高,需要大量的投资和维护费用。

综上所述,虽然风能发电存在一些问题,但是随着技术的不断发展和成熟,相信这些问题也会得到解决。

风能作为一种可再生可持续的能源资源,具有巨大的潜力,将为人类的绿色能源转型和可持续发展做出重要的贡献。

风能发电技术的未来发展随着全球能源需求的快速增长,越来越多的国家开始重视可再生能源,并加大对风能发电技术的投资和研发力度。

未来,风能发电技术将逐步成为世界上最主要的电力来源之一,具有可预见的前景。

风能发电技术的未来发展方向主要包括以下几个方面:1. 提高风能利用效率。

针对风速较低的情况,研发风轮机的低风速风能利用技术,提高风能发电效率。

2. 研究并应用新技术。

风力发电技术论文

风力发电技术论文

风力发电技术论文风力发电是一种清洁的、可再生的能源。

下面小编整理了风力发电技术论文,欢迎阅读!风力发电技术论文篇一风力发电技术摘要:随着世界能源的日趋匮乏和科学技术的飞速发展,加之人们对环境保护的要求,人们在努力寻找一种能替代石油、天然气等能源的可再生、环保、洁净的绿色能源。

风能是当前最有发展前景的一种新型能源,它是取之不尽用之不竭的能源,还是一种洁净、无污染、可再生的绿色能源。

风能的利用,从风车到风力发电,证明了文明和科学进步。

绿色和平组织和欧洲风能协会2002年提出了《风力2012》报告,报告中指出到2020年,世界风力发电将达到世界电力总需求量的12%,我国电力发展“十一五”发展纲要中也指出,中国的风力发电将占世界风力发电总量的14%。

风力发电与火力发电和水力发电比较,具有单机容量小、可分散建设等优点。

随着国家对能源需求和环保要求力度的不断加大,风力发电的优势和经济性、实用性等优点也必将显现出来。

关键词:风力发电技术一、风力发电国内外发展现状1、国外风力发电发展现状2012 年新增风电装机容量最多的10 个国家占世界风电装机的87%。

与2007 年相比,美国保持第1 名,中国超过西班牙从第3 名上升到第2 名,印度超过德国和西班牙从第5名升至第3 名,前3 名的国家合计新增装机容量占全世界的60%。

根据世界风能协会的统计,2012 年全世界风电装机容量新增约2726 万kW,增长率约为29%。

累计达到1.21 亿kW,增长率为42%,突破1 亿kW 大关。

风电总量为2600 亿kWh,占全世界总电量的比例从2000 年的0.25%增加到2012 年的1.5%。

尽管风电的发展仍然存在着很多困难,如电网适应能力、风能资源、海上风电发展等,但相比于常规能源,经济性优势逐步凸显,世界各国都对风电发展充满了信心。

2、我国风力发电的现状我国的风力发电始于20世纪50年代后期,在吉林、辽宁、新疆等省建立了单台容量在10kW以下的小型风力发电场,但其后就处于停滞状态。

风力发电技术论文关于风力发电的论文

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风力发电技术论文关于风力发电的论文风力发电技术浅谈摘要:风力发电是目前成本最接近常规电力、发展前景最大的可再生能源发电,受到世界各国的重视。

近年来,我国风力发电市场快速发展,迫切需求风力发电技术的同步发展。

本文对我国风力发电技术进行了简单的阐述,主要叙述了风况预测技术、风力发电储存技术、互补发电系统、风力发电设计制造技术、风力发电并网技术,指出了我国风力发电技术的光明前景。

关键词:风能;风力发电;电能储存;互补发电系统;并网1.引言空气的流动形成了风,风能是太阳能的一种转换形式,是一种重要的自然能源,也是一种巨大的、无污染、永不枯竭的可再生能源。

风能的特点是具有随机性并随高度的变化而变化。

几千年来,风能一直被用来作为碾磨谷物、抽水、船舶等机械设施的动力。

但是风能的主要应用是风力发电:风力发电是通过风力发电机组实现风能到机械能,再到电能的转换。

与传统能源相比,风力发电不依赖矿物能源,没有燃料价格风险,发电成本稳定,也没有包括碳排放等环境成本。

近年来,我国风力发电市场快速发展,迫切需求风力发电技术的同步发展。

2.风况预测技术风电输出功率预测是确保电网平衡风电波动,减少备用容量和经济运行的重要技术保障。

风电输出功率与风速大小有关,因此风电输出功率预测主要集中在风况预测。

风能不仅随季节变化,而且每年也有变化,原则上完全预测风况是不大可能的。

风况有效预测是国际风能界正在从事的一项具体工作。

风况预测方法主要有基于风况观测数据和气象模拟两种方法。

利用风况观测数据方法预测风况时,主要是利用线性或非线性风况预测模型来预测。

而利用风况观测数据预测风况时可能存在持续时间比较长。

精度低等问题,所以不能只依靠风来观测,进年来,随着气象预报技术的发展和进步,利用气象模拟进行预测已经成为现实。

利用气象模拟进行预测风况的技术,目前已被用于风力发电的计划,实施和运用的每一阶段。

这种风况预测方法已经成为风力发电选址及制定风力发电系统稳定性的重要工具。

风能发电及风力发电论文

风能发电及风力发电论文

风能发电及风力发电论文1引言作为可再生能源的风力资源以其蕴量巨大;可以再生;分布广泛;没有污染等优势而在各国发展迅速。

虽然风能资源还有密度低,不稳定,地区差异大等缺点,但是仍然不能阻挡它快速发展的强劲势头。

大中型风力发电机组联网发电是当前世界范围内风能利用的主要形式。

目前风力发电已成为技术最成熟、最具商业化前景的新型发电方式之一,而且商品化的兆瓦级风力发电机组已成为新建风电场的主力机型。

由于异步发电机对并网要求低,控制和保护比较简单,并网运行稳定,因此采用异步发电机的风力发电机组是国内外商品化的风力发电机组所采取的主要技术方案。

但异步发电机直接并入电网时,其冲击电流会达到其额定电流的6~8倍,甚至10倍以上,该冲击电流会对电网、叶轮以及发电机本身造成严重的冲击,甚至会影响其它联网机组的正常运行。

另外,并网冲击电流也会对电机接触器、主空气开关等开关设备造成较强的冲击。

因此,限制发电机并网时引起的冲击电流成为风力发电控制系统的关键技术之一。

目前风力发电机组普遍采用软并网技术,用于限制异步发电机并网时的瞬态冲击电流。

软并网系统运用大功率晶闸管进行限流,在机组电动启动或并网过程中控制系统根据收到命令情况和相应传感器的信号对并网过程进行控制,并网结束后旁路晶闸管支路短接,并网过程结束。

前人在软并网这方面作了大量的工作,探讨了利用何种并网方式能有效的解决并网时产生的冲击电流对发电机和电网的影响的问题,研究了利用软并网来限制冲击电流幅值的效果如何以及分析了用晶闸管进行软并网时晶闸管如何控制等问题。

但由于风力发电机组并网过程是一个非常复杂的非线性过程,另外,软并网装置对晶闸管的要求非常严格,这在技术上是一个很大的难题。

目前仍待解决的问题是用何种并网方式可既简单又方便地把并网时的冲击电流限制在允许的限度内,另外,若利用晶闸管进行软并网,怎样才能做到每只晶闸管的特性完全一致以及在并网过程中如何控制晶闸管才能更好地达到限制冲击电流的目的。

有关风力发电的论文风力发电技术论文

有关风力发电的论文风力发电技术论文

有关风力发电的论文风力发电技术论文风力发电技术发展综述[摘要]:文章描述了风能开发利用的历史、现状和发展趋势,介绍了风力发电的特点和主流技术,论述了风力发电的动因及其在实现国家可持续发展战略和环境保护中的意义与作用,并对风力发电的发展方向作了展望。

[关键词]:风力;新能源;电机组;制;调节1. 引言风力发电是新能源中技术最成熟的、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式。

我国的风能资源十分丰富,而且在风力发电的研究方面起步较早,但是发展步伐较先进国家缓慢。

目前,我国的并网型风机主要由国外厂家提供,大型风机也依赖进口或者与外商合作生产。

不过随着国家对新能源开发的逐步重视,随着兆瓦级风电设备的国产化和成功应用推广,中国必将成为世界风电发展最令人瞩目的国家之一。

2. 风能利用的历史和现状人类对风力的利用已经有数千年的历史,到了近代,随着蒸汽机的出现以及原煤、石油、天然气的开采,对风力的利用渐渐削弱,直至20世纪70年代中期,受能源危机、能源供应安全和保护环境的驱动,世界主要发达国家和一些发展中国家都重新重视风力的开发利用,自20世纪90年代中期以后,世界风电装机年平均增长率超过30%,风电比重也增加了4倍多[2]。

与此同时,风力发电成本在过去二十年里有了大幅度下降,达到了可以和化石能源相竞争的水平[2]。

风力已经成为二十一世纪最具有发展前景的绿色能源,是人类社会经济可持续发展的主要新动力源。

3. 风能开发利用的动因人类在进入工业社会后经历了许多次的能源危机。

专家估计石油资源将在50年后枯竭[2]。

为了人类社会的可持续发展,风能作为新能源中最具工业开发潜力的可再生能源就格外引人瞩目。

此外风力不会带来全球性环境污染。

因此风能的利用势必成为未来能源的一个主要途径。

4. 风力发电的基本特点4.1 风能的随机性大风速是随机和不可控的,从而造成通过风机叶片传递给发电机的输入机械功率也存在很大的不可控性。

4.2 风能密度低由于空气的密度低,风轮的直径要做得很大,风轮装置庞大。

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风力发电的基本原理1 引言风是最常见的自然现象之一,是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”,流动空气具有的动能称之为风能。

因此,风能是一种广义的太阳能。

据世界气象组织(WMO)和中国气象局气象科学研究院分析,地球上可利用的风能资源为200亿kW,是地球上可利用水能的20倍。

中国陆地10m高度层可利用的风能为2.53亿kW,海上可利用的风能是陆地上的3倍,50m高度层可利用的风能是10m高度层的2倍,风能资源非常丰富。

2 风力发电基本理论知识2.1 风能的计算公式空气运动具有动能。

风能是指风所具有的动能。

如果风力发电机叶轮的断面积为A,则当风速为V的风流经叶轮时,单位时间风传递给叶轮的风能为其中:单位时间质量流量m=ρAV在实际中,式中:P W—每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能,即风能功率,W;C p—叶轮的风能利用系数;m—齿轮箱和传动系统的机械效率,一般为0.80—0.95,直驱式风力发电机为1.0;e—发电机效率,一般为0.70—0.98;ρ—空气密度,kg/m3;A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积,m2;V—风速,m/s。

2.2 贝茨(Betz)理论第一个关于风轮的完整理论是由德国哥廷根研究所的A·贝茨于1926年建立的。

贝茨假定风轮是理想的,也就是说没有轮毂,而叶片数是无穷多,并且对通过风轮的气流没有阻力。

因此这是一个纯粹的能量转换器。

此外还进一步假设气流在整个风轮扫掠面上的气流是均匀的,气流速度的方向无论在风轮前后还是通过时都是沿着风轮轴线的。

通过分析一个放置在移动空气中的“理想”风轮得出风轮所能产生的最大功率为式中:P max—风轮所能产生的最大功率;ρ—空气密度,kg/m3;A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积,m2;V—风速,m/s。

这个表达式称为贝茨公式。

其假定条件是风速与风轮轴方向一致并在整个风轮扫掠面上是均匀的。

将式除以气流通过扫掠面A时风所具有的动能,可推得风力机的理论最大效率式即为有名的贝兹(Betz)理论的极限值。

它说明,风力机从自然风中所能索取的能量是有限的,其功率损失部分可以解释为留在尾流中的旋转动能。

能量的转换将导致功率的下降,它随所采用的风力机和发电机的型式而异,因此,风力机的实际风能利用系数Cp<0.593。

2.3 温度、大气压力和空气密度通过温度计和气压计测试出实验地点的环境温度和大气压,由下式计算出空气密度。

式中:ρ—空气密度,kg/m3;h—当地大气压力,Pa;t —温度,℃。

从空气密度公式可以看出,空气密度的大小与大气压力、温度有关。

2.4 风轮直径与扫掠面积风轮直径是风轮旋转时的外圆直径,用D 表示。

风轮直径大小决定了风轮扫掠面积的大小以及叶片的长度,是影响机组容量大小和机组性价比的主要因素之一。

根据贝茨理论,风轮从自然风中获取的功率为:312P P SC ρυ=式中: 24D S π=S 为风轮的扫掠面积,D 增加,则其扫掠面积与D 2成比例增加,其获取的风功率也相应增加。

2.5 轮毂高度风轮高度是指风轮轮毂中心离地面的高度,是风电机组设计时要考虑的一个重要参数。

由于风剪切特性,离地面越高,风速越大,具有的风能也越大,因此大型风电机组的发展趋势是轮毂高度越来越高。

但是轮毂高度增加,所需要的塔架高度也相应增加,当塔架高度达到一定水平时,设计、制造、运输和安装等方面都将产生新的问题,也导致风电机组成本相应增加。

2.6 叶片数组成风轮的叶片个数,用B 表示。

选择风轮叶片数时要考虑风电机组的性能和载荷、风轮和传动系统的成本、风力机气动噪声及景观效果等因素。

图 2.6.1采用不同的叶片数,对风电机组的气动性能和结构设计都将产生不同的影响。

风轮的风能转换效率取决于风轮的功率系数图 2.6.2多叶片风车的最佳叶尖速比较低,风轮转速可以很慢,因此也称为慢速风轮。

当然多叶片风轮由于功率系数很低,因而很少用于现代风电机组。

现代水平轴风电机组风轮的功率系数比垂直轴风轮高,其中三叶片风轮的功率系数最高,其最大功率系数约为0.47,对应叶尖速比约为7;双叶片和单叶片风轮的风能转换效率略低,其最大功率系数对应的叶尖速比也高于三叶片风轮,即在相同风速条件下,叶片数越少,风轮最佳转速越高,因此有时也将单叶片和双叶片风轮称为高速风轮。

风轮的作用是将风能转换成推动风轮旋转的机械转矩。

衡量风轮转矩性能重要参数:转矩系数:功率系数除以叶尖速比。

转矩系数决定了传动系统中主轴及齿轮箱的设计。

现代并网风电机组希望转矩系数小,以降低传动系统的设计费用。

图 2.6.3叶片数越多,最大转矩系数值也越大,对应的叶尖速比也越小,表明起动转矩越大。

三叶片风轮的性能比较好,目前,水平轴风电机组一般采用两叶片或三叶片风轮,其中以三叶片风轮为主。

我国安装投运的大型并网风电机组几乎全部采用三叶片风轮。

叶片数量减少,将使风轮制造成本降低,但也会带来很多不利的因素,在选择风轮叶片数时要综合考虑。

两叶片风轮上的脉动载荷大于三叶片风轮。

另外,由于两叶片风轮转速高,在旋转时将产生较大的空气动力噪声,对环境产生不利影响,而且风轮转速快视觉效果也不好。

风轮实度:风轮叶片总面积与风轮扫掠面积的比值,常用于反映风轮的风能转换性能。

风轮的叶片数多,风轮的实度大,功率系数比较大,但功率曲线较窄,对叶尖速比的变化敏感。

叶片数减小,风轮实度下降,其最大功率系数相应降低,但功率曲线也越平坦,对叶尖速比变化越不敏感。

2.7 风轮转速、叶尖速比叶尖速比为风轮叶片尖端线速度与风速之比,是描述风电机组风轮特性的一个重要的无量纲量。

r w Rλυ∞=对于特定的风轮形式,其功率系数与叶尖速比的关系曲线确定,形状如同一个山包。

在某一叶尖速比值处,功率系数达到最大值,此时,风轮吸收的风能最多,对应的叶尖速比值称为最佳叶尖速比。

风电机组风轮的一个主要设计目标是尽可能多地吸收风能,因此在低于额定风速的区域,希望使风轮尽可能工作在最大功率系数附近,即风轮转速与风速的比值尽可能保持在最佳叶尖速比附近。

由于风速是连续不断变化的,因此需要对风轮的转速进行控制,使之与风速变化匹配。

风轮锥角和风轮仰角风轮锥角:叶片与风轮旋转轴相垂直的平面的夹角。

风轮仰角:风轮主轴与水平面的夹角。

由于叶片为细长柔性体结构,在其旋转过程中,受风载荷和离心载荷的作用,叶片将发生弯曲变形,风轮锥角和仰角的主要作用是防止叶片在发生弯曲变形状态下,其叶尖部分与塔架发生碰撞。

图 2.7.1偏航角:通过风轮主轴的铅垂面与风速在水平面上的分量的夹角。

风电机组在运行过程中,根据测量的风速方向,通过偏航系统对风轮的方向进行调整,使其始终保持正面迎向来风方向,以获得最大风能吸收率。

风电机组的基本性能主要指其吸收和转化风能的性能,即风轮的气动性能。

功率特性是反映风电机组基本性能的重要指标,用风电机组输出功率随风速的变化曲线来表示。

功率曲线直接影响风电机组的年发电量。

图 2.7.2不同风速对应的理论风功率曲线、根据贝茨理论计算的理想风轮吸收风功率曲线以及风力发电机组的实际功率曲线。

其中理论风功率与风速的三次方成正比,而根据贝茨定理,理想风轮只能吸收部分风功率(极限状态下,只能吸收理论风功率的0.59倍),实际风电机组的风轮不满足理想风轮条件,并且存在各种损失,其风能吸收数量低于贝茨极限。

风电机组的发展过程,一直追求使机组的风能利用系数接近贝茨极限。

2.8 风资源概述(1)风的起源风的形成乃是空气流动的结果。

风就是水平运动的空气,空气运动主要是由于地球上各纬度所接受的太阳辐射强度不同而形成的。

大气的流动也像水流一样,是从压力高处往压力低处流,太阳能正是形成大气压差的原因。

由于地球自转轴与围绕太阳的公转轴之间存在66.5°的夹角,因此对地球上不同地点太阳照射角度是不同的,而且对同一地点一年中这个角度也是变化的。

地球上某处所接受的太阳辐射能与该地点太阳照射角的正弦成正比。

(2)风能的基本情况1风能的特点风能的特点主要有:能量密度低、不稳定性、分布不均匀、可再生、须在有风地带、无污染、分布广泛、可分散利用、另外不须能源运输、可和其它能源相互转换等。

2 随机性速度大小和方向随时间不断变化,能量和功率随之发生改变。

可能是短时间波动,或昼夜变化,或季节变化。

3 风速随高度的增加而变化地面上风速较低的原因是由于地表植物、建筑物以及其他障碍物的磨擦所造成的。

风速沿高度的相对增加量因地而异,可表示为:00()n V H V H =,2000.04ln 0.003(ln )0.24n z z =++ 空气运动产生的动能称为“风能”。

223111222E mV AVtV AtV ρρ===单位时间内垂直流过截面A 的空气拥有的做功能力,称为风能功率(W)312W AV ρ=风能功率与风速的立方成正比,与流动空气密度和垂直流过的投影面积成正比。

2.9 风能密度图 2.9.1风能密度是决定风能潜力大小的重要因素。

风能密度和空气的密度有直接关系,而空气的密度则取决于气压和温度。

因此,不同地方、不同条件的风能密度是不同的。

一般说,海边地势低,气压高,空气密度大,风能密度也就高。

在这种情况下,若有适当的风速,风能潜力自然大。

高山气压低,空气稀薄,风能密度就小些。

但是如果高山风速大,气温低,仍然会有相当的风能潜力。

所以说,风能密度大,风速又大,则风能潜力最好。

风能密度是估计风能潜力大小的一个重要指标。

定义:单位时间内通过单位截面积的风能。

ρ值的大小随气压、气温和湿度等大气条件的变化而变化。

在海拔高度500m 以下,ρ取1.225kg/m3,若海拔超过500m ,必须考虑空气密度的变化。

0.0001231.225(/)h h kg m ρ-= 一般风速是用平均值表示的,平均风能密度可采用直接计算和概率计算两种方法求得,各气象台站都有详细的数据记录资料。

平均风能密度:一定时间周期(如一年或一月)内风能密度的平均值。

3011d 2TV t T ωρ=⎰可直接利用观测资料计算平均风能密度。

根据平均风能密度计算公式,先计算每个小时的风能密度,然后再求和,并按全年小时数平均,就可得到年平均风能密度。

31112n i i i Vt T ωρ==∑2.9.1有效风能密度:实际上,风能不可能全部转换成机械能,风力机不能获得全部理论上的能量。

当风速由0逐渐增加达到某一风速Vm (切入风速)时,风力机才开始提供功率。

该风速下,风轮轴上的功率等于整机空载时自身消耗的功率,风力机还不能对用户输出功。

风速继续增加,达到某一确定值VN(额定风速),在该风速下风力机提供额定功率或正常功率。

超过该值时,利用调节系统,输出功率将保持常数。

如果风速继续再增加到某一值VM(切断风速)时,出于安全考虑,风力机应停止运转,风力机不输出功率 。

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