风力发电基础理论

风力发电机风轮系统2.1.1 风力机空气动力学的基本概念1、风力机空气动力学的几何定义（1）翼型的几何参数翼型翼型本是来自航空动力学的名词，是机翼剖面的形状，风力机的叶片都是采用机翼或类似机翼的翼型，与翼型上表面和下表面距离相等的曲线称为中弧线。

下面是翼型的几何参数图1）前缘、后缘翼型中弧线的最前点称为翼型的前缘，最后点称为翼型的后缘。

2）弦线、弦长连接前缘与后缘的直线称为弦线；其长度称为弦长，用c表示。

弦长是很重要的数据，翼型上的所有尺寸数据都是弦长的相对值。

3）最大弯度、最大弯度位置中弧线在y坐标最大值称为最大弯度，用f表示，简称弯度；最大弯度点的x坐标称为最大弯度位置，用x f表示。

4）最大厚度、最大厚度位置上下翼面在y坐标上的最大距离称为翼型的最大厚度，简称厚度，用t表示；最大厚度点的x坐标称为最大厚度位置，用x t表示。

5）前缘半径翼型前缘为一圆弧，该圆弧半径称为前缘半径，用r1表示。

6）后缘角翼型后缘上下两弧线切线的夹角称为后缘角，用τ表示。

7）中弧线翼型内切圆圆心的连线。

对称翼型的中弧线与翼弦重合。

8）上翼面凸出的翼型表面。

9）下翼面平缓的翼型表面。

（2）风轮的几何参数1）风力发电机的扫风面积风轮旋转扫过的面积在垂直于风向的投影面积是风力机截留风能的面积，称为风力机的扫掠面积，下图是一个三叶片水平轴风力机的扫掠面积示意图。

下图是一个四叶片的H型升力垂直轴风力发电机的扫掠面积示意图。

根据前面两表可由所需发电功率估算出风力机所需的扫风面积，例如200W的升力型垂直轴风力发电机工作风速为6m/s，全效率按25%计算所需扫风面积约为6.2m2,如果工作风速为10m/s则所需扫风面积约为1.4m2即可；例如10kW的升力型垂直轴风力发电机工作风速为10m/s，全效率按30%计算所需扫风面积约为56m2,如果工作风速为13m/s则所需扫风面积约为25m2即可。

按高风速设计的风力机体积小成本相对低些，但必须用在高风速环境，例如把一台设计风速为10m/s的风力机放在风速为6m/s的环境工作，其功率会下降80%；按风速6m/s设计的风力机风轮会很大，虽在6m/s时运行很好，但遇大风易超速损坏电机，为抗强风时需增加结构强度使成本大大增加。

风电基本知识包括以下几个方面：
•风力发电机：风力发电机是风电行业的核心设备，它将风的动能转化为电能，通常由叶片、机舱、传动系统、发电机等组成。

•风速和空气密度：风力发电的效率取决于风速和空气密度，在风速较低的情况下，风力发电的效率会降低。

•太阳辐射：风力发电主要依赖于太阳辐射，太阳能辐射量越大，风力发电的效率也会相应提高。

•系统效率：风电场的系统效率是指风力发电机输出的有效功率与输入的有效功率之比，系统效率取决于系统中各个组件的匹
配情况。

•并网问题：风力发电机需要与电网连接才能产生电能，并网问题包括电网接纳能力、电压稳定性等。

•储能技术：为了满足日益增长的电力需求，风力发电需要与储能技术相结合，如储能电池、储能器等。

•环境影响：风力发电对环境产生的影响包括减少温室气体排放、对气候变化的缓解等。

风力发电基础理论风能是清洁的可再生能源,取之不尽,用之不竭。

在所有新能源､可再生能源利用技术中,风力发电是技术最成熟､最具规模开发和商业发展前景的方式。

发展风电对于改善能源结构､保护生态环境､保障能源安全和实现经济的可持续发展等方面有着极其重要的意义。

大力发展风电,这已经成为世界上的共识。

风力发电基础理论风能是清洁的可再生能源,取之不尽,用之不竭。

在所有新能源､可再生能源利用技术中,风力发电是技术最成熟､最具规模开发和商业发展前景的方式。

发展风电对于改善能源结构､保护生态环境､保障能源安全和实现经济的可持续发展等方面有着极其重要的意义。

大力发展风电,这已经成为世界上的共识。

第一章风与风力资源概述一､风的产生与特性–产生:风是地球外表大气层由于太阳的热辐射而引起的空气流动;大气压差是风产生的根本原因。

特性:周期性､多样性､复杂性。

风能是清洁的可再生能源,取之不尽,用之不竭。

在所有新能源､可再生能源利用技术中,风力发电是技术最成熟､最具规模开发和商业发展前景的方式。

发展风电对于改善能源结构､保护生态环境､保障能源安全和实现经济的可持续发展等方面有着极其重要的意义。

大力发展风电,这已经成为世界上的共识。

二､风能的利用按照不同的需要,风能可以被转化成其他不同形式的能量,如机械能､电能､热能等,以实现提水灌溉､发电､供热､风帆助航等功能。

21世纪风能利用的主要领域是风力发电。

风能是清洁的可再生能源,取之不尽,用之不竭。

在所有新能源､可再生能源利用技术中,风力发电是技术最成熟､最具规模开发和商业发展前景的方式。

发展风电对于改善能源结构､保护生态环境､保障能源安全和实现经济的可持续发展等方面有着极其重要的意义。

大力发展风电,这已经成为世界上的共识。

三､风能开发的意义风能是清洁的可再生能源,取之不尽,用之不竭。

在所有新能源､可再生能源利用技术中,风力发电是技术最成熟､最具规模开发和商业发展前景的方式。

发展风电对于改善能源结构､保护生态环境､保障能源安全和实现经济的可持续发展等方面有着极其重要的意义。

第一篇：风电基础技术知识第一章风能资源概述第一节：风向与风速风是大气的运动。

气象学上一般把垂直方向的大气运动称为气流，水平方向的大气运动称为风大气的运动本质上是由太阳热辐射引起的。

因此，风能是太阳能的一种表现形式。

地球表面上，受太阳加热的空气较轻，上升到高空；冷却的空气较重，倾向于去补充上升的空气。

这就导致了空气的流动——风。

全球性气流、海风与陆风、山谷风的形成大致都如此。

风向与风速是确定风况的两个重要参数一、风向风向——来风的方向。

通常说的西北风、南风等即表明的就是风向。

陆地上的风向一般用16个方位观测。

即以正北为零度，顺时针每转过22.5°为一个方位。

风向的方位图图示如下。

二、风速风速——风流动的速度，用空气在单位时间内流经的距离表示，单位：m/s或km/h。

风速是表示气流强度和风能的一个重要物理量。

风速和风向都是不断变化的。

瞬时风速——任意时刻风的速度。

——具有随机性因而不可控制。

——测量时选用极短的采样间隔，如<1s。

平均风速——某一时间段内各瞬时风速的平均值。

如日平均风速、月平均风速等。

1、风速的周期性变化风速的日变化：一天之中，风速的大小是不同的：——地面（或海拔较低处）一般是白天风速高，夜间风速较低。

——高空（或海拔较高处）则相反，夜间风强，白天风弱。

其逆转的临界高度约为100~150m。

风速的季节变化：一年之中，风的速度也有变化。

在我国，大部分地区风的季节性变化规律是：春季最强，冬季次之，夏季最弱。

2、影响风速的主要因素垂直高度：由于风与地表面摩擦的结果，越往高处风速越高。

定量关系常用实验式表示：V=V0(H/H0)nV—高度H处的风速。

V0—高度H0处的风速，测得。

n—地表摩擦系数，或地表面粗糙度。

取值范围：0.1（光滑）~0.4（粗糙）。

地理位置海面上的风比海岸大，沿海的风比内陆大得多。

障碍物风流经障碍物后，将产生不规则的涡流，使风速降低。

但随着远离物体，这种涡流逐渐消失。

1.地面状况对风速的影响可以分为地面粗糙度影响，障碍物影响和地形影响。

2.并网型风力发电机组可分为机舱、风轮、塔架和基础几个部分。

3.变转速发电机需要通过交—直—交变流装置与电网频率保持同步。

4.锥角的作用是在风轮运行状态下减少离心力引起的叶片弯曲和防止叶尖和塔架碰撞的机会。

5.风轮实度是指叶片在风轮旋转平面上投影面积的总和与风轮扫掠面积的比值。

6.叶片的固有频率直接影响机组的动态特性，激振频率应避开叶片的共振区，以降低叶片的7.动应力，提高使用寿命。

8.风轮、塔架及风力发电机组可作为一个弹性体来看待。

弹性系统可有驱动系统、机舱系统及变距系统和偏航系统组成。

9.叶片防雷击导线截面积为50mm²10.塔架结构有筒形和桁架两种形式。

11当风力发电机组运行时，机组除承受自身的重量Q外，还要承受由风轮产生的正压力P、.风载荷q以及机组调向时所产生的扭矩Mn等载荷的作用。

13.传动系统包括主轴、齿轮箱和联轴器。

14.主轴的作用在于将转子叶片上的旋转扭矩传递给齿轮箱。

15主轴与齿轮箱的连接大多采用涨紧式联轴器。

16.齿轮箱高速轴通过柔性连接与发电机轴连接。

17.偏航轴承分为滑动轴型和滚动型。

18.液压系统的主要功能是刹车和变桨距控制。

19.制动系统主要分为空气制动和机械制动。

20.发电机通过四个橡胶减震器与机舱底盘连接。

21.控制系统包括控制和检测两部分。

22风力发机组最主要参数是风轮直径和额定功率。

23.轮系可以分为定轴轮系和周转轮系。

24.扭揽保护装置一般由控制开关和触点机构组成。

25.比例控制技术是根据输入电压值的大小，通过放大器，将该输入电压信号转换成相应的电流信号。

26.变距系统的节距控制是通过比例阀来实现的。

27.紧急顺桨速度9°/s28..润滑剂可分为：润滑油、润滑脂、固体润滑剂。

29.变频器最大容量为发电机额定容量的1/4——1/330.风电设备的控制系统包括测量、中心控制器和执行机构。

风电的基础知识1.风力发电机的技术原理三相三相不控桥整流蓄电池(1)发电机为三相(即三根线)，输出三相应该是相互导通的,两根引出线的电阻是相同的,任意两根线一打是会出现火花。

(2)12V蓄电池充满电之后,电压会上升，一般蓄电认为电池充满在13.8V~14.5V之间。

用风力充电,蓄电池电压都会高,1.1V~1.3V为额定电压，多种蓄电池工作状态选择是不一样的。

10.2V切入逆变器。

发电机频率的监控,控制器增加监控点,电压信号选择保护。

风能-机械能-电能-用电器2.风力发电机实际上是一个由风机叶片、发电机及尾舵组成的机组。

(1)最理想的叶片3.叶片扫风面积越大，接受风能则越大。

叶片侧面叶型的不同设计，可提高转速，减小阻力。

1.风力发电机的技术原理三相三相不控桥整流蓄电池nbsp; (1)发电机为三相(即三根线)，输出三相应该是相互导通的,两根引出线的电阻是相同的,任意两根线一打是会出现火花。

(2)12V蓄电池充满电之后,电压会上升，一般蓄电认为电池充满在13.8V~14.5V 之间。

用风力充电,蓄电池电压都会高,1.1V~1.3V为额定电压，多种蓄电池工作状态选择是不一样的。

10.2V切入逆变器。

发电机频率的监控,控制器增加监控点,电压信号选择保护。

风能-机械能-电能-用电器2.风力发电机实际上是一个由风机叶片、发电机及尾舵组成的机组。

(1)最理想的叶片叶片扫风面积越大，接受风能则越大。

叶片侧面叶型的不同设计，可提高转速，减小阻力。

叶片理论极限值CP(max)=0.593P∝SρO3 * CP(目前,大风机叶片实际做出来最理想的CP值为0.48,小风机为0.48~0.36,而HY 系列的叶片CP值可做到0.42。

) （2）高效能的发电机发电机效率：大型发电机 0.95小型发电机 0.6~0.5HY系列的发电机 0.74 整机转化效率：整机转化效率 = 气动效率(CP值) * 发电机效率即HY系列发电机的整机转化效率为：0.42*0.74=0.28~0.3以，远高于国标规定的效率值为0.24。

风力机的基本参数与理论风力发电机风轮系统2.1.1 风力机空气动力学的基本概念1、风力机空气动力学的几何定义（1）翼型的几何参数翼型翼型本是来自航空动力学的名词，是机翼剖面的形状，风力机的叶片都是采用机翼或类似机翼的翼型，与翼型上表面和下表面距离相等的曲线称为中弧线。

下面是翼型的几何参数图1）前缘、后缘翼型中弧线的最前点称为翼型的前缘，最后点称为翼型的后缘。

2）弦线、弦长连接前缘与后缘的直线称为弦线；其长度称为弦长，用c表示。

弦长是很重要的数据，翼型上的所有尺寸数据都是弦长的相对值。

3）最大弯度、最大弯度位置中弧线在y坐标最大值称为最大弯度，用f表示，简称弯度；最大弯度点的x坐标称为最大弯度位置，用x f表示。

4）最大厚度、最大厚度位置上下翼面在y坐标上的最大距离称为翼型的最大厚度，简称厚度，用t表示；最大厚度点的x坐标称为最大厚度位置，用x t表示。

5）前缘半径翼型前缘为一圆弧，该圆弧半径称为前缘半径，用r1表示。

6）后缘角翼型后缘上下两弧线切线的夹角称为后缘角，用τ表示。

7）中弧线翼型内切圆圆心的连线。

对称翼型的中弧线与翼弦重合。

8）上翼面凸出的翼型表面。

9）下翼面平缓的翼型表面。

（2）风轮的几何参数1）风力发电机的扫风面积风轮旋转扫过的面积在垂直于风向的投影面积是风力机截留风能的面积，称为风力机的扫掠面积，下图是一个三叶片水平轴风力机的扫掠面积示意图。

下图是一个四叶片的H型升力垂直轴风力发电机的扫掠面积示意图。

根据前面两表可由所需发电功率估算出风力机所需的扫风面积，例如200W的升力型垂直轴风力发电机工作风速为6m/s，全效率按25%计算所需扫风面积约为6.2m2,如果工作风速为10m/s则所需扫风面积约为1.4m2即可；例如10kW的升力型垂直轴风力发电机工作风速为10m/s，全效率按30%计算所需扫风面积约为56m2,如果工作风速为13m/s则所需扫风面积约为25m2即可。

按高风速设计的风力机体积小成本相对低些，但必须用在高风速环境，例如把一台设计风速为10m/s的风力机放在风速为6m/s的环境工作，其功率会下降80%；按风速6m/s设计的风力机风轮会很大，虽在6m/s时运行很好，但遇大风易超速损坏电机，为抗强风时需增加结构强度使成本大大增加。