风力发电模型的建立与分析.pdfVIP

风力发电模型的建立与分析--第1页

风力发电模型的建立与分析

第一章引言

随着全球能源危机的加剧，新能源的开发和利用越来越受到国

家和社会的关注。而风力发电作为一种可再生能源，说的越来越

多。风力发电是指通过风力传递能量，利用发电机将其转化为电

力的过程。相对传统的火力发电、水电发电、核能发电等各种发

电方式，风力发电没有燃料消耗、污染排放，具有清洁、环保、

永续、适应性强等优点。因此，在新能源中，风能作为其中最有

利于大规模应用的能源之一获得越来越多人的青睐。

风是一种不稳定的自然资源，因此，风力发电的发展受风速、

风向和风力密度等因素的影响。为了合理地应用风力发电，必须

了解风能资源的规律，设计并建造符合自然环境的风力发电机，

使其能够高效而稳定地发电。为了更好地研究风力发电系统的因

素，我们需要建立风力发电模型，分析和优化风力发电机的各项

参数，以提高风力发电效率和可靠性。

本文的主要研究是基于风力发电模型的建立与分析。本文将从

风力能量转化为电能的原理、基于计算机仿真平台建立风力发电

模型、模型优化与实验验证等方面进行探讨，以此为依据，为风

力发电的进一步优化提供新的思路和方法。

第二章风力能量转化为电能的原理

风力发电模型的建立与分析--第1页

风力发电模型的建立与分析--第2页

风力发电技术的基本原理是将风能转换成机械能，再通过发电

机将机械能转换成电能。为了更好地了解这种能量转换原理，下

面将从风的结构，风能的计算以及风力机的工作原理三个方面进

行阐述。

2.1风的结构

风是一种气流，而气流具有非常复杂的结构。风的结构由地面

摩擦力、地球的自转、地球的发热和大气运动等多个因素共同作

用形成，通常使用平均风速和风向来描述风的状态。风速是指单

位时间内风流通过某一点的体积，常用单位是m/s，风向是风的吹

向。

2.2风能的计算

风能是指在风流通过一定面积内，其单位面积内所含有的动能。

风速越大，风的动能就越大。风的动能可以表示为下式：

E=1/2ρAV^3

其中E表示单位面积所含动能；ρ是空气密度；A为面积；V

为风速。

2.3风力机的工作原理

风力机是风能转化为电能的重要设备。风力机将风的动能转化

为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能。风力机就是将风

风力发电模型的建立与分析--第2页

风力发电模型的建立与分析--第3页

能转换成机械能的装置.。风机由叶片、永磁发电机和支撑构件组

成，当风力吹过叶片时，叶片会旋转，通过传动轴使永磁发电机

旋转，发电机就会将机械能转化为电能。风力机的转速会随风速

的变化而变化，但输出功率由风速和发电机的参数等其他因素共

同决定。

第三章基于计算机仿真平台建立风力发电模型

3.1计算机仿真平台介绍

模拟仿真技术是一种根据事物的相关信息建立相应模型、根据

模型的求解结果预测事物特定运行过程和效果的科学方法。计算

机仿真技术是一种广泛应用于工程领域的模拟仿真技术。在模拟

仿真过程中，通过软件工具可以方便快捷地对仿真模型进行建模、

仿真、分析和优化。因此，采用计算机仿真技术来建立风力发电

模型是一种比较实用的方法。

3.2建立风力发电模型

在建立风力发电模型之前，需要进行风速和风向的测量。对于

风力发电模型的建立，主要分为两个方面:

（1）风能转化为机械能的模型建立

（2）机械能转化为电能的模型