郑州大学风光互补发电系统实验手册 -SY18。摘要.pdf

风光互补发电系统实验指导手册 18 18 实验1188 风力发电机风速——功率特性实验 一、实验目的 1.了解风力发电机充电原理。 3.熟练掌握风力发电机风速——功率特性实验的操作步骤。 二、实验仪器： 序号 名 称 备 注 1 风能控制系统 实验科研平台已配好 2 控制系统 实验科研平台已配好 3 风源控制系统 实验科研平台已配好 4 储能系统 实验科研平台已配好 三、原理与说明 1. 1. 11.. 风力机性能参数 （1）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。 风轮从自然风中获取的功率为： 1 3 π 2 3 2 P= C ρV D = 0.49CV D 2 p 1 4 p 1 式中 P—风力发电机组设计（额定）风况输出电功率（kW） 3 ρ—空气密度，一般取标准大气状态；（kg/m ） V —设计风速（风轮中心高度）（m / s） 1 D—风轮直径（m） C — 风能利用系数。在计算时，一般应取额定风速下的C 值。 p p 风轮直径增加，其扫掠面积成平方增加，其获取的风功率也相应增加。早起的风电机组 直径很小，额定功率也相对较低，大型兆瓦机组的风轮直径在70-80 米范围。 （2）轮毂高度 风轮高度是指风轮轮毂中心离地面的高度，也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，所需塔架的高度也相应增加。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 本的相应增加。 （3）风轮转速、叶尖速比 风轮叶片尖端线速度与风速之比称为叶尖速比。下图是一个风力机的叶轮，u 是旋转的 风力机风轮外径切线速度，u= ΩR，v 是风进叶轮前的速度，叶尖速比λ ΩR λ= V 其中，R 是风轮的最大旋转半径，或叶尖半径，单位m； 1 风光互补发电系统实验指导手册 Ω为风轮角速度，单位rad/s V 为风速，单位m/s 图18-1 尖速比是风力发电机组的一个重要设计参数，通常在风力发电机组总体设计时提出。首 先，尖速比与风轮效率是密切相关的，只要风力发电机没有超速，运转处于较高尖速比状态 下的风力发电机，风轮就具有较高的效率。对于特定的风轮，其尖速比不是随意而定的，它 是根据风力发电机组的类型、叶尖的形状和电机传动