风电技术基础风力发电原理

风电技术基础风力发电原理

风电技术基础风力发电原理,

　　家庭风能发电技术,新能源技术不包括核能风能,暖通空调系统风能技术,

　　1风力发电原理中能联创－夏晖 2风力发电原理? 风中蕴含的能量?风电机组将风的动能转化为机械能并进而转化为电能。 从动能到机械能的转化是通过叶片来实现的， 而从机械能到电能则是通过发电机实现的。11AdsvmvE???? 动能? 空气的质量? 空气密度随着空气压力的增大而增大， 随着温度的升高而减小：? 空气密度随着空气压力的增大而增大， 随着温度的升高而减小：2222中能联创－夏晖? ? 冷空气比热空气密度大（热气球升空就是利用的这个原理） 。 在普通大气压力和20° C 温度的条件下每立方米空气的质量是 1.204 kg ； 在 -10° C 的温度下， 每立方米空气重 1.342 kg， 比常温下重了11%...

　　1风力发电原理中能联创－夏晖 2风力发电原理? 风中蕴含的能量?风电机组将风的动能转化为机械能并进而转化为电能。 从动能到机械能的转化是通过叶片来实现的， 而从机械能到电能则是通过发电机实现的。11AdsvmvE???? 动能? 空气的质量? 空气密度随着空气压力的增大而增大， 随着温度的升高而减小：? 空气密度随着空气压力的增大而增大， 随着温度的升高而减小：2222中能联创－夏晖? 冷空气比热空气密度大（热气球升空就是利用的这个原理） 。 在普通大气压力和20 C 温度的条件下每立方米空气的质量是 1.204 kg ； 在 -10 C 的温度下， 每立方米空气重 1.342 kg， 比常温下重了11%。样的风速同样的风电机， -10 C冷风比 20 C热风能够多产生11%的电能。也就是说， 同? 单位体积的空气， 密度大的比密度小的要重， 也含有更多的能量。 高压地区（1020hPa） 的空气密度比低压地区（980hPa） 的空气密度大， 单位体积重量也大。 3风力发电原理? 一台2MW的风电机叶片半径在40米左右。 在普通空气密度下， 温度10 C， 风速6米/秒（= 21 km/h） 的情况下，风电机的功率是780KW。 在这个风速下， 每秒流经风电机的空气是43吨。 其中所蕴含的能量相当于一辆小型货车（2.5吨重） 开90公里/小时的时候， 或者一台小轿车车（5吨重） 开90公里/小时的时候， 或者（700公斤） 开170公里/小时的时候的能量。中能联创－夏晖台小轿车? 当风速达到18米/秒（= 65 公里/小时） 的时候， 每秒流经风电机的空气大约是110吨。 风速增长到3倍， 但风的功率却要增长到3的3次方倍， 也就是27倍。 这个时候风的功率大约是21兆瓦。 4风能转化为机械能? 升力型和阻力型风力机? 风会对切割它移动方向上的任意面积A 形成一个力， 这个力就是阻力。 阻力型机器利用阻力产生动力产生动力。中能联创－夏晖 5阻力型风力机? 阻力与下面的参数成比例关系：? 风速 U 的平方? 切割面积 A ? 该面积的阻力系数 CD空气密度? 空气密度 21[()]2DDFCUr A????中能联创－夏晖 6阻力型风力机中能联创－夏晖 7古波斯的风力机中能联创－夏晖 8阻力型风力机1922年， 芬兰工程师 S. J. Savonius发明了 Savonious风机中能联创－夏晖 9阻力型风力机?风杯风速仪也是利用阻力原理来实现的。 风杯风速计上风杯的CD-值分别是1.33和0.33（迎风时和背风时） 。 风杯迎风时的阻力要比背风时的阻力大很多， 所以风杯风速计才会迎风旋转。? 通过阻力定律来运动的转子无法转动的比风速更快（增速值小于1） ，属于亚风速转子。 这种转子能量损失较大， 功率系数（流体动力学上的作数波车大概作用参数） 非常小。 （波斯风车大概0.17， 风杯风速计大概0.08）大概中能联创－夏晖 10升力型风力机水平轴HAWT, 丹麦理念? 上风向恒转速风轮、失功率控制? 失速功率控制、中能联创－夏晖? 叶尖气动刹车＋机械刹车 11升力型风力机垂直轴风力机VAWT, 达里厄Darrieus中能联创－夏晖 12升力型风力机水平轴HAWT, 美国多叶片中能联创－夏晖 13中能联创－夏晖Ref: 升力型风力机? 根据伯努利方程， 在同一高度上， 叶片的底面或者顶面的动态压力和静态压力和平衡。 由于顶端的空气流动比底端的快， 从而使顶端产生低压， 而底部产生高压： 这就是飞机飞行的原理， 也是风电机叶片转动的原理片转动的原理。中能联创－夏晖 15贝茨理论? 风电机叶片无法将风能量的100%转化为机械能。 风电机的转化效率是有极限的。? 德国物理学家阿尔伯特贝茨 (1885-1968) 在1920年计算了 风电机转化效率的最大可能值， 并在1926年公开发表。? 理论风能利用系数（Betz极限）中能联创－夏晖593. 131maxPmax????AvAvAv???? 16贝茨的假定条件? 理想风轮： 无轮毂、 无限多叶片、 气流流过风轮无阻力；? 气流流过风轮是均匀的， 在风轮前后的速度为轴向空气是不可压缩的向。 空气是不可压缩的。中能联创－夏晖 17基本原理? 风能利用系数 cp:0.50.60.7中能联创－夏晖593. 02716max??p c3112?vv00.10.20.30.40.20.30.40.50.60.70.80.911.1v2/v1cp 18基本原理? 风电机功率: ? cp依赖以下因素:?尖速比:叶片叶尖线速度与风速的比值；?尖速比:叶片叶尖线速度与风速的比值；?叶片数量： 2-3片3121AvcPpw??中能联创－夏晖?叶片角度： 攻角?翼型设计： 优良的翼型提高效率 19基本原理理想Betz效率中能联创－夏晖 20CP 曲线基本原理： 实际各种风机效率理想值593. 0max?p cThree blades中能联创－夏晖One bladeTwo bladesDarrieusDutch-TypeAmerican

1风力发电原理中能联创－夏晖 2风力发电原理? 风中蕴含的能量?风电机组将风的动能转化为机械能并进而转化为电能。 从动能到机械能的转化是通过叶片来实现的， 而从机械能到电能则是通过发电机实现的。11AdsvmvE???? 动能? 空气的质量? 空气密度随着空气压力的增大而增大， 随着温度的升高而减小：? 空气密度随着空气压力的增大而增大， 随着温度的升高而减小：2222中能联创－夏晖? ? 冷空气比热空气密度大（热气球升空就是利用的这个原理） 。 在普通大气压力和20° C 温度的条件下每立方米空气的质量是 1.204 kg ； 在 -10° C 的温度下， 每立方米空气重 1.342 kg， 比常温下重了11%...

　　1风力发电原理中能联创－夏晖 2风力发电原理? 风中蕴含的能量?风电机组将风的动能转化为机械能并进而转化为电能。 从动能到机械能的转化是通过叶片来实现的， 而从机械能到电能则是通过发电机实现的。11AdsvmvE???? 动能? 空气的质量? 空气密度随着空气压力的增大而增大， 随着温度的升高而减小：? 空气密度随着空气压力的增大而增大， 随着温度的升高而减小：2222中能联创－夏晖? 冷空气比热空气密度大（热气球升空就是利用的这个原理） 。 在普通大气压力和20 C 温度的条件下每立方米空气的质量是 1.204 kg ； 在 -10 C 的温度下， 每立方米空气重 1.342 kg， 比常温下重了11%。样的风速同样的风电机， -10 C冷风比 20 C热风能够多产生11%的电能。也就是说， 同? 单位体积的空气， 密度大的比密度小的要重， 也含有更多的能量。 高压地区（1020hPa） 的空气密度比低压地区（980hPa） 的空气密度大， 单位体积重量也大。 3风力发电原理? 一台2MW的风电机叶片半径在40米左右。 在普通空气密度下， 温度10 C， 风速6米/秒（= 21 km/h） 的情况下，风电机的功率是780KW。 在这个风速下， 每秒流经风电机的空气是43吨。 其中所蕴含的能量相当于一辆小型货车（2.5吨重） 开90公里/小时的时候， 或者一台小轿车车（5吨重） 开90公里/小时的时候， 或者（700公斤） 开170公里/小时的时候的能量。中能联创－夏晖台小轿车? 当风速达到18米/秒（= 65 公里/小时） 的时候， 每秒流经风电机的空气大约是110吨。 风速增长到3倍， 但风的功率却要增长到3的3次方倍， 也就是27倍。 这个时候风的功率大约是21兆瓦。 4风能转化为机械能? 升力型和阻力型风力机? 风会对切割它移动方向上的任意面积A 形成一个力， 这个力就是阻力。 阻力型机器利用阻力产生动力产生动力。中能联创－夏晖 5阻力型风力机? 阻力与下面的参数成比例关系：? 风速 U 的平方? 切割面积 A ? 该面积的阻力系数 CD空气密度? 空气密度 21[()]2DDFCUr A????中能联创－夏晖 6阻力型风力机中能联创－夏晖 7古波斯的风力机中能联创－夏晖 8阻力型风力机1922年， 芬兰工程师 S. J. Savonius发明了 Savonious风机中能联创－夏晖 9阻力型风力机?风杯风速仪也是利用阻力原理来实现的。 风杯风速计上风杯的CD-值分别是1.33和0.33（迎风时和背风时） 。 风杯迎风时的阻力要比背风时的阻力大很多， 所以风杯风速计才会迎风旋转。? 通过阻力定律来运动的转子无法转动的比风速更快（增速值小于1） ，属于亚风速转子。 这种转子能量损失较大， 功率系数（流体动力学上的作数波车大概作用参数） 非常小。 （波斯风车大概0.17， 风杯风速计大概0.08）大概中能联创－夏晖 10升力型风力机水平轴HAWT, 丹麦理念? 上风向恒转速风轮、失功率控制? 失速功率控制、中能联创－夏晖? 叶尖气动刹车＋机械刹车 11升力型风力机垂直轴风力机VAWT, 达里厄Darrieus中能联创－夏晖 12升力型风力机水平轴HAWT, 美国多叶片中能联创－夏晖 13中能联创－夏晖Ref: 升力型风力机? 根据伯努利方程， 在同一高度上， 叶片的底面或者顶面的动态压力和静态压力和平衡。 由于顶端的空气流动比底端的快， 从而使顶端产生低压， 而底部产生高压： 这就是飞机飞行的原理， 也是风电机叶片转动的原理片转动的原理。中能联创－夏晖 15贝茨理论? 风电机叶片无法将风能量的100%转化为机械能。 风电机的转化效率是有极限的。? 德国物理学家阿尔伯特贝茨 (1885-1968) 在1920年计算了 风电机转化效率的最大可能值， 并在1926年公开发表。? 理论风能利用系数（Betz极限）中能联创－夏晖593. 131maxPmax????AvAvAv???? 16贝茨的假定条件? 理想风轮： 无轮毂、 无限多叶片、 气流流过风轮无阻力；? 气流流过风轮是均匀的， 在风轮前后的速度为轴向空气是不可压缩的向。 空气是不可压缩的。中能联创－夏晖 17基本原理? 风能利用系数 cp:0.50.60.7中能联创－夏晖593. 02716max??p c3112?vv00.10.20.30.40.20.30.40.50.60.70.80.911.1v2/v1cp 18基本原理? 风电机功率: ? cp依赖以下因素:?尖速比:叶片叶尖线速度与风速的比值；?尖速比:叶片叶尖线速度与风速的比值；?叶片数量： 2-3片3121AvcPpw??中能联创－夏晖?叶片角度： 攻角?翼型设计： 优良的翼型提高效率 19基本原理理想Betz效率中能联创－夏晖 20CP 曲线基本原理： 实际各种风机效率理想值593. 0max?p cThree blades中能联创－夏晖One bladeTwo bladesDarrieusDutch-TypeAmerican