風(fēng)力發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)教程

1、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)教程風(fēng)力發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)教程崔 新 維 2002.7.11.目目 錄錄 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)概述 風(fēng)力機(jī)的理論基礎(chǔ) 機(jī)組的機(jī)械零部件 機(jī)組電氣系統(tǒng) 風(fēng)資源概述第一章第一章 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)概述風(fēng)力發(fā)電技術(shù)概述 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的總體構(gòu)成 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要機(jī)型 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的關(guān)鍵技術(shù)一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的總體構(gòu)成一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的總體構(gòu)成風(fēng) 電 機(jī)組 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要組成部分： 葉輪：將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。 傳動(dòng)系統(tǒng)：將葉輪的轉(zhuǎn)速提升到發(fā)電機(jī)的額 定轉(zhuǎn)速 發(fā)電機(jī)：將葉輪獲得的機(jī)械能再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?偏航系統(tǒng)：使葉輪可靠地迎風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)并解纜。 其它部件：如塔架、機(jī)艙等 控制系統(tǒng)：使風(fēng)力機(jī)在各種自然條件與工況

2、下正常運(yùn)行的保障機(jī)制，包括調(diào)速、調(diào)向和安全控制。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（以下簡(jiǎn)稱風(fēng)力機(jī)）是一種能量轉(zhuǎn)換裝置將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的。二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要機(jī)型二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要機(jī)型 按葉輪轉(zhuǎn)速是否恒定分： 定速風(fēng)力機(jī) 變速風(fēng)力機(jī) 按葉片與輪轂的聯(lián)接方式分： 定槳距 （失速型）機(jī)組 變槳距機(jī)組其它機(jī)型 主動(dòng)失速型 無齒輪箱型 海上機(jī)組 基本特征基本特征 水平軸 三葉片 上風(fēng)式 雙速發(fā)電機(jī) 機(jī)型的發(fā)展趨勢(shì)機(jī)型的發(fā)展趨勢(shì) 定槳距 變槳距 定速型 變速型 Kw級(jí) MW級(jí) 有齒輪箱式 直接驅(qū)動(dòng)式三、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的關(guān)鍵技術(shù)三、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的關(guān)鍵技術(shù) 機(jī)組的設(shè)計(jì)方法與技術(shù)機(jī)組的設(shè)計(jì)方法與技術(shù) 葉片的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)

3、葉片的設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 氣動(dòng)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 制造工藝 機(jī)組控制技術(shù)機(jī)組控制技術(shù) 功率控制技術(shù) 載荷控制技術(shù) 并網(wǎng)技術(shù) 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)第二章第二章 風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)理論風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)理論 葉片的空氣動(dòng)力特性葉片的空氣動(dòng)力特性 葉輪的空氣動(dòng)力模型葉輪的空氣動(dòng)力模型2.1 空氣動(dòng)力學(xué)的基本概念一、流線流線 氣體質(zhì)點(diǎn)：氣體質(zhì)點(diǎn)：體積無限小的具有質(zhì)量和速度的流體微團(tuán)。 流線：流線： 在某一瞬時(shí)沿著流場(chǎng)中各氣體質(zhì)點(diǎn)的速度方向連成的一條平滑曲線。 描述了該時(shí)刻各氣體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向：切線方向。 流場(chǎng)中眾多流線的集合稱為流線簇。一般情況下，各流線彼此不會(huì)相交如圖所示。繞過物體的流線簇 繞過障礙物的流線繞過障礙物的流線: 當(dāng)流

4、體繞過障礙物時(shí)，流線形狀會(huì)改變，其形狀取決于所繞過的障礙物的形狀。 不同的物體對(duì)氣流的阻礙效果也各不相同不同的物體對(duì)氣流的阻礙效果也各不相同 考慮幾種形狀的物體，它們的截面尺寸相同，但側(cè)面形狀各異，對(duì)氣流的阻礙作用（用阻力系數(shù)度量）不同。0.470.0441.330.341.11側(cè)面形狀不同的幾種物體二、阻力與升力 阻力阻力： 當(dāng)氣流與物體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣流對(duì)物體的平行于氣流方向的作用力。 升力升力： 先定性地考察一番飛機(jī)機(jī)翼附近的流線。當(dāng)機(jī)翼相對(duì)氣流保持圖示的方向與方位時(shí)，在機(jī)翼上下面流線簇的疏密程度是不盡相同的。 1 2 1 1 3 1根據(jù)流體運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量守恒定律，有連續(xù)性方程連續(xù)性方程 A

5、1V1 = A2V2 + A3V3 其中：A、V分別表示截面積和速度。 下標(biāo)1、2、3分別代表前方或后方、上表面 和下表面處。根據(jù)伯努利方程伯努利方程： P = Pi +1/2 * Vi2 即：氣體總壓力=靜壓力+動(dòng)壓力=恒定值 考察翼型剖面氣體流動(dòng)的情況： 上翼面突出，流場(chǎng)橫截面面積減小，空氣流速大， 即V2V1。而由伯努利方程，必使： P2 CTCT時(shí)，C CL L下降。 當(dāng) = = 0 0(0)時(shí)， C CL L=0，表明無升力。0稱為零升力角，對(duì)應(yīng)零升力線。用阻力特性曲線來描述。 CD CDmin CDmin 兩個(gè)特征參數(shù)： 最小阻力系數(shù)C CDminDmin及對(duì)應(yīng)攻角 CDminCD

6、min 。 4、翼剖面的阻力特性2.2 葉輪空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)葉輪的作用葉輪的作用：將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能一、葉輪的幾何描述一、葉輪的幾何描述 葉輪軸線：葉輪旋轉(zhuǎn)的軸線。 旋轉(zhuǎn)平面：槳葉掃過的垂直于葉輪軸線的平面。 葉片軸線：葉片繞其旋轉(zhuǎn)以改變相對(duì)于旋轉(zhuǎn)平面的偏轉(zhuǎn)角安裝角（重要概念）。 半徑r處的槳葉剖面：距葉輪軸線r處用垂直于葉片軸線的平面切出的葉片截面。 安裝角：槳葉剖面上的翼弦線與旋轉(zhuǎn)平面的夾角，又稱槳距角，記為。 半徑r處葉片截面的幾何槳距：在r處幾何螺旋線的螺距。 可以從幾個(gè)方面來理解： 幾何螺旋線的描述：半徑r，螺旋升角 。 此處的螺旋升角為該半徑處的安裝角 r。 該幾何螺旋線 與r處翼剖

7、面 的弦線相切。 槳距值： H=2 r tg r二、貝茲理論 貝茲理論中的假設(shè)貝茲理論中的假設(shè) 葉輪是理想的； 氣流在整個(gè)葉輪掃略面上是均勻的； 氣流始終沿著葉輪軸線； 葉輪處在單元流管模型中，如圖。 流體連續(xù)性條件：S1V1 = SV = S2V22. 對(duì)葉輪應(yīng)用氣流沖量原理 葉輪所受的軸向推力： F = m ( V1 - V2 ) 式中m= SV，為單位時(shí)間內(nèi)的流量質(zhì)量 葉輪單位時(shí)間內(nèi)吸收的風(fēng)能葉輪吸收的功率為： P=FV= SV2(V1-V2)3、動(dòng)能定理的應(yīng)用 基本公式：E=1/2 mV2 （m同上） 單位時(shí)間內(nèi)氣流所做的功功率： P=1/2 mV2= =1/2 SV V2 在 葉輪前

8、后，單位時(shí)間內(nèi)氣流動(dòng)能的改變量： P= 1/2 SV (V21_ V22) 此既氣流穿越葉輪時(shí)，被葉輪吸收的功率。 因此： SV2(V1-V2)= 1/2 SV (V21_ V22) 整理得： V=1/2 (V1+V2) 即穿越葉輪的風(fēng)速為葉輪遠(yuǎn)前方與遠(yuǎn)后方風(fēng) 速的均值。4.4. 貝茲極限貝茲極限 引入軸向干擾因子進(jìn)一步討論。 令： V = V1( 1- a ) = V1 U 則有：V2 =V1 ( 1- 2a ) 其中： a軸向干擾因子，又稱入流因子。 U=V1a軸向誘導(dǎo)速度。 討論： 當(dāng)a1/2時(shí)，V20，因此a1/2。 又V 0 ，有1a0。 a的范圍： a 0 由于葉輪吸收的功率為 P

9、= P= 1/2 SV (V21_ V22) = 2 S V13a( 1- a )2 令dP/da=0，可得吸收功率最大時(shí)的入流因子。 解得：a=1和a=1/3。取a=1/3，得 Pmax =16/27 (1/2 SV13 ) 注意到1/2 SV13 是遠(yuǎn)前方單位時(shí)間內(nèi)氣流的動(dòng)能功率，并定義風(fēng)能利用系數(shù)Cp為： Cp=P/(1/2 SV13 ) 于是最大風(fēng)能利用系數(shù)Cpmax為： Cpmax=Pmax/(1/2 SV13 )=16/27 0.593 此乃貝茲極限。此乃貝茲極限。三、三、 葉素理論葉素理論1、基本思想、基本思想 將葉片沿展向分成若干微段葉片元素葉素； 視葉素為二元翼型，即不考慮展

10、向的變化； 作用在每個(gè)葉素上的力互不干擾； 將作用在葉素上的氣動(dòng)力元沿展向積分，求得作用在葉輪上的氣動(dòng)扭矩與軸向推力。2、葉素模型、葉素模型 端面： 槳葉的徑向距離r處取微段，展向長度dr。 在旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)的線速度：U=r。翼型剖面： 弦長 C，安裝角 。 設(shè)V為來流的風(fēng)速，由于有線速度U，氣流相對(duì)于槳葉的速度應(yīng)是兩者的合成，記為W。 W V U dF dR dL旋轉(zhuǎn)平面定義W與葉輪旋轉(zhuǎn)平面的夾角為入流角，記為 ，則有葉片翼型的攻角為： = - 。3、葉素上的受力分析葉素上的受力分析 在W的作用下，葉素受到一個(gè)氣動(dòng)合力元dR，可分解為平行于W的阻力元dD和垂直于W的升力元dL。 另一方面，dR還

11、可分解為推力元dF和扭矩元dT，由幾何關(guān)系可得： dFdLcos + dDsin dTr(dLsin - dD cos ) 由于可利用阻力系數(shù)CD和升力系數(shù)Cl 分別求得dD和dL: dL = 1/2 CLW 2C dr dD = 1/2 CD W 2C dr 故dF和dT可求。 將葉素上的力元沿展向積分，得： 作用在葉輪上的推力：F= dF 作用在葉輪上的扭矩：T= dT 葉輪的輸出功率：P= dT= T第三章第三章 機(jī)組機(jī)械零部件機(jī)組機(jī)械零部件主要機(jī)械零部件： 葉輪：葉片、輪轂及其聯(lián)接。 變槳距機(jī)構(gòu)：原動(dòng)裝置、傳動(dòng)部件、執(zhí)行部件等。 傳動(dòng)系：主軸、主軸軸承、齒輪箱、機(jī)械剎車、聯(lián)軸器、發(fā)電機(jī)

12、等。 偏航系統(tǒng)：偏航軸承、偏航齒輪、偏航電機(jī)及減速器及其控制子系統(tǒng) 其它機(jī)件：機(jī)艙、塔架、提升裝置3.1 葉輪葉輪 一臺(tái)設(shè)計(jì)良好的風(fēng)力機(jī)必須具有良好的空氣動(dòng)力性能。 風(fēng)力機(jī)的空氣動(dòng)能主要表現(xiàn)為葉輪的空氣動(dòng)力性能。 葉輪的空氣動(dòng)力性能主要取決于它的氣動(dòng)設(shè)計(jì)。 氣動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須先確定總體參數(shù)。這也是進(jìn)行方案設(shè)計(jì)所必需的。一、葉輪的主要參數(shù)一、葉輪的主要參數(shù)1、尖速比、尖速比 葉輪的葉尖線速度與額定風(fēng)速之比。是一個(gè)重要設(shè)計(jì)參數(shù)。與葉片數(shù)及實(shí)度有關(guān)。 用于風(fēng)力發(fā)電的高速 Cp 風(fēng)力機(jī)，常取較大的 0.5 尖速比。尖速比在5- 0.4 15 時(shí)，具有較高的 0.3 風(fēng)能利用系數(shù)。通常 0.2 可取 6-

13、8 。 0.1 3 6 9 12 2、葉片數(shù)、葉片數(shù) 取決于葉輪的尖速比 ，具體對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表 ： 由于葉片數(shù)少的風(fēng)力機(jī)在高尖速比運(yùn)行的具有較高的風(fēng)能利用系數(shù)，適合于發(fā)電。 三葉片的風(fēng)力機(jī)運(yùn)行和功率輸出較平穩(wěn)，兩葉片的可降低成本。3、風(fēng)輪直徑風(fēng)輪直徑 D 風(fēng)輪直徑D 主要取決于兩個(gè)因素： 風(fēng)力機(jī)輸出功率P 額定風(fēng)速V r 計(jì)算公式的推導(dǎo)： 葉輪輸出功率：P1=1/2 Cp SVr3 =P/( 1 2) 于是 ： P =1/2 Cp Vr3 1 2 D 2 /4 直徑D 的簡(jiǎn)化計(jì)算公式： D 2 =8P/( Cp 1 2 Vr3) 5P/ Vr3其中，取 Cp 0.45， 1.25， 1 2 0

14、.94、實(shí)度、實(shí)度 定義： 葉輪的葉片面積之和與風(fēng)輪掃面積之比。它是和尖速比密切相關(guān)的一個(gè)重要參數(shù)。 取值： 對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)而言，由于尖速比較高，要求有較高的轉(zhuǎn)速，起動(dòng)風(fēng)速高，因此，可取較小的實(shí)度。通常大致在520%之間。示意圖。 作用： 決定葉輪的力矩特性，尤其是起動(dòng)力矩； 決定葉輪的重量與材料成本5、其它參數(shù)、其它參數(shù)1、葉輪中心離地面高度、葉輪中心離地面高度H 取決于安裝地點(diǎn)（山谷、丘陵等），垂直風(fēng)梯度，安裝條件，單機(jī)容量等因素。2、葉輪錐角、葉輪錐角 葉片和旋轉(zhuǎn)平面的夾角。 減少氣動(dòng)力引起的葉根彎曲應(yīng)力（對(duì)下風(fēng)式風(fēng)力機(jī)）； 防止葉片梢部與塔架碰撞（對(duì)上風(fēng)式）。3、葉輪傾角、葉輪傾角 葉

15、輪轉(zhuǎn)軸與水平面的夾角。 減少葉片梢部與塔架碰撞的機(jī)會(huì)。二、葉片二、葉片 一個(gè)葉片大致分成四部分：葉根、厚翼型段、正常翼型段、葉尖段。 大型風(fēng)力機(jī)幾乎都采用強(qiáng)化玻璃鋼（GRP）制成的。 葉片的外表面光滑且從葉根到葉尖呈扭曲狀。 葉片的中間結(jié)構(gòu)需要考慮葉片的強(qiáng)度、剛度、慣性、重量等因素。1、葉片的載荷、葉片的載荷 對(duì)葉片運(yùn)行載荷分析與計(jì)算，不僅是葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所必須的，而且更為重要的是分析整個(gè)風(fēng)力機(jī)各部件受載的基礎(chǔ)。 風(fēng)力機(jī)在運(yùn)行情況下，作用在其上的載荷就比較復(fù)雜，主要有氣動(dòng)載荷，重力和慣性載荷。它們都隨時(shí)間而變化，特別是氣動(dòng)載荷受陣風(fēng)和風(fēng)向變化的影響是隨機(jī)的，要準(zhǔn)確計(jì)算是困難的。 作用在葉片上的

16、力作用在葉片上的力 簡(jiǎn)化為三種力：空氣動(dòng)力、離心力和重力。 各作用力的影響各作用力的影響2、葉片的附加載荷、葉片的附加載荷 陣風(fēng)期間，風(fēng)速在一秒內(nèi)可變化1520m/s甚至更多，風(fēng)向在一秒內(nèi)可改變幾十度。此時(shí)，葉片處在不利的攻角下，導(dǎo)致所受彎矩的增加陣風(fēng)效應(yīng)。 -U W V13、錐角效應(yīng) 對(duì)下風(fēng)式風(fēng)力機(jī)，葉片與轉(zhuǎn)軸的夾角小于90度，將使正常運(yùn)行時(shí)葉片受到的彎曲應(yīng)力大大減小，甚至可為零錐角效應(yīng)錐角效應(yīng)。 對(duì)于上風(fēng)式風(fēng)力機(jī)，要注意負(fù)錐角效應(yīng)錐角效應(yīng)4、陀螺效應(yīng)、陀螺效應(yīng) 葉輪偏航時(shí)，槳葉除受到氣動(dòng)力的作用外，還受有離心力和旋轉(zhuǎn)慣性力，在槳葉中產(chǎn)生附加力矩陀螺效應(yīng)，附加力矩的大小為： M = 2 I

17、1三、輪轂三、輪轂 兩種形式的輪轂：球形和叉形。一般采用球墨鑄鐵鑄造而成 輪轂是機(jī)組中受力最復(fù)雜的零件之一，因此需要進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與疲勞強(qiáng)度分析。 輪轂與葉片之間的聯(lián)接有：固定式、鉸鏈?zhǔn)健④E蹺板式等形式。第四章第四章 機(jī)組電氣系統(tǒng)機(jī)組電氣系統(tǒng) 發(fā)電機(jī) 并網(wǎng)運(yùn)行 控制系統(tǒng) 基本運(yùn)行過程4.1 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)一、常用的發(fā)電機(jī)種類一、常用的發(fā)電機(jī)種類 1、同步發(fā)電機(jī)、同步發(fā)電機(jī) 基本構(gòu)成 定子 定子鐵心 定子繞組（定子線圈） 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子鐵心（磁極） 勵(lì)磁繞組（轉(zhuǎn)子繞組）發(fā)電原理 勵(lì)磁繞組中通過直流電后，轉(zhuǎn)子磁極磁化，產(chǎn)生磁場(chǎng)； 原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，與定子繞組相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使其感應(yīng)出交

18、流電動(dòng)勢(shì)發(fā)電機(jī)發(fā)出交流電 。 該交流電的頻率取決于轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù) p及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n： f=pn/60(Hz)，當(dāng)n改變時(shí)，f也改變。 定子繞組中感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)，在外電路接通后產(chǎn)生交流電流。該電流也要在電機(jī)中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速 ，它由交流電頻率f 和定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)p1決定 ： n1 =60 f / p1 （r/min） 由于在這種發(fā)電機(jī)中，使得p1 = p，則n1 = n。故稱為同步發(fā)電機(jī)。同步發(fā)電機(jī)。2、異步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)基本構(gòu)造與同步發(fā)電機(jī)相似。異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)工作原理工作原理 定子繞組接到交流電源上，定子在電機(jī)中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)交變磁場(chǎng) ，轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速n1,

19、n1= 60f/p1。 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流，使轉(zhuǎn)子繞組成為載流導(dǎo)體。它在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中又受到電磁力的作用，于是就按照旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來。 由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的電流是靠電磁感應(yīng)產(chǎn)生的，故又稱為感應(yīng)（式）電動(dòng)機(jī)。 由于轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子相對(duì)于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)，而該感應(yīng)電流又產(chǎn)生轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的電磁力。因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n不能等于同步轉(zhuǎn)速n1異步電動(dòng)機(jī)。滑差率 定義： n1 - n為轉(zhuǎn)速差（滑差）轉(zhuǎn)速差（滑差）； s = (n1 - n)/ n1 100%為滑差率滑差率 異步電動(dòng)機(jī)的滑差率一般為1.56%。 用作發(fā)電機(jī)時(shí)，必須使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n大于同步轉(zhuǎn)速n1 ，此時(shí)，s小于0。二、雙速發(fā)電機(jī)二、雙

20、速發(fā)電機(jī)1、問題： 定槳距機(jī)組在低風(fēng)速運(yùn)行時(shí)的效率較低 由于轉(zhuǎn)速恒定，而風(fēng)速變化（如運(yùn)行風(fēng)速范圍為325m/s）； 如果設(shè)計(jì)低風(fēng)速時(shí)效率過高，葉片會(huì)過早失速。 發(fā)電機(jī)本身在低負(fù)荷時(shí)的效率問題 當(dāng)P30%的額定功率時(shí)，效率90%； 但P3m/s，但不足以將機(jī)組拖動(dòng)到切入轉(zhuǎn)速時(shí)的自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。 發(fā)電機(jī)未并入電網(wǎng)，但機(jī)組已處于工作狀態(tài)，控制系統(tǒng)已經(jīng)做好切入電網(wǎng)的一切準(zhǔn)備： 機(jī)械剎車松開； 葉尖阻尼板收回； 葉輪處于迎風(fēng)位置； 液壓系統(tǒng)的壓力保持在設(shè)定值上； 風(fēng)況、電網(wǎng)和機(jī)組的所有狀態(tài)參數(shù)均在控制系統(tǒng)檢測(cè)之中，一旦風(fēng)速增大，轉(zhuǎn)速升高，發(fā)電機(jī)即可并網(wǎng)。二、機(jī)組的自起動(dòng)二、機(jī)組的自起動(dòng) 早期的定槳距機(jī)組的

21、利用發(fā)電機(jī)起動(dòng)Motor star。 由于葉片氣動(dòng)性能的改進(jìn)，葉輪在自然風(fēng)速的作用下，不依靠其它外力的協(xié)助，將發(fā)電機(jī)拖動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速自起動(dòng)。 現(xiàn)在絕大多數(shù)定槳距機(jī)組均有良好的自起動(dòng)性，一般在4m/s的風(fēng)速條件下，即可自起動(dòng)到發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。三、葉輪對(duì)風(fēng)三、葉輪對(duì)風(fēng) 當(dāng)風(fēng)速傳感器測(cè)得10min平均風(fēng)速3m/s時(shí)，控制器允許葉輪對(duì)風(fēng)。 偏航角度通過風(fēng)向儀測(cè)定。同時(shí)延遲10s執(zhí)行偏航，以免在風(fēng)向擾動(dòng)情況下的頻繁動(dòng)作。 釋放偏航剎車1s后，偏航電機(jī)根據(jù)指令執(zhí)行偏航；偏航停止時(shí)，偏航剎車投入。四、制動(dòng)解除四、制動(dòng)解除 當(dāng)自起動(dòng)條件滿足時(shí)，控制葉尖擾流器的電磁閥打開，壓力油進(jìn)入葉片液壓缸，擾流器被收回與葉

22、片主體合為一體。 控制器收到反饋信號(hào)后，控制盤式制動(dòng)器（機(jī)械剎車）松開。第五章第五章 風(fēng)資源概述風(fēng)資源概述 風(fēng)的一般知識(shí)風(fēng)的一般知識(shí) 風(fēng)的形成 風(fēng)向與風(fēng)速 風(fēng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)風(fēng)的統(tǒng)計(jì)學(xué) 風(fēng)向頻率 風(fēng)速頻率 風(fēng)的能量風(fēng)的能量5.1 風(fēng)的一般知識(shí)風(fēng)的一般知識(shí)一、風(fēng)的形成一、風(fēng)的形成 地球表面上，受太陽加熱的空氣較輕，上升到高空；冷卻的空氣較重，傾向于去補(bǔ)充上升的空氣。這就導(dǎo)致了空氣的空氣的 流動(dòng)流動(dòng)風(fēng)風(fēng)。 全球性氣流、海風(fēng)與陸風(fēng)、山谷風(fēng)的形成大致都如此。 風(fēng)能風(fēng)能是太陽能太陽能的一種表現(xiàn)形式。局部加熱與冷卻形成風(fēng)二、風(fēng)向與風(fēng)速二、風(fēng)向與風(fēng)速風(fēng)向風(fēng)向：風(fēng)向來風(fēng)的方向來風(fēng)的方向。通常說的西西北風(fēng)北風(fēng)、南風(fēng)南風(fēng)

23、等即表明的就是風(fēng)向。陸地上的風(fēng)向一般用16個(gè)方位觀測(cè)。即以正北為零度，順時(shí)針每轉(zhuǎn)過22.5為一個(gè)方位。風(fēng)向的方位圖圖示如下。 N NNW NNE NW NE WNW ENE W E WSW ESE SW SE SSW SSE S 風(fēng)速：風(fēng)速：風(fēng)速空氣流動(dòng)的速度。 用空氣在單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)的距離表示 ； 單位：m/s或km/h； 是表示風(fēng)能的一個(gè)重要物理量； 風(fēng)速和風(fēng)向都是不斷變化的。瞬時(shí)風(fēng)速任意時(shí)刻風(fēng)的速度。 具有隨機(jī)性因而不可控制。 測(cè)量時(shí)選用極短的采樣間隔，如1s。平均風(fēng)速某一時(shí)間段內(nèi)各瞬時(shí)風(fēng)速的平均值。如日平均風(fēng)速、月平均風(fēng)速等。1、風(fēng)速的周期性變化風(fēng)速的日變化： 一天之中，風(fēng)速的大小是不

24、同的。 地面（或海拔較低處）一般是白天風(fēng)速高，夜間風(fēng)速較低。 高空（或海拔較高處）則相反，夜間風(fēng)強(qiáng)，白天風(fēng)弱。 其逆轉(zhuǎn)的臨界高度約為100150m。風(fēng)速的季節(jié)變化： 一年之中，風(fēng)的速度也有變化。 在我國，大部分地區(qū)風(fēng)的季節(jié)性變化規(guī)律是：春季最強(qiáng)，冬季次之，夏季最弱。2 2、影響風(fēng)速的主要因素、影響風(fēng)速的主要因素 垂直高度垂直高度： 由于風(fēng)與地表面摩擦的結(jié)果，越往高處風(fēng)速越高。定量關(guān)系常用實(shí)驗(yàn)式表示： V(z)=Vr(z/zr) V 高度z處的風(fēng)速。 Vr參考高度zr處的風(fēng)速，測(cè)得。 地表摩擦系數(shù)，或地表面粗糙度。 取值范圍：0.1（光滑）0.4（粗糙）。 地形地貌地形地貌不同地形與平坦地面的風(fēng)速比值 不同地形 平坦地面的平均風(fēng)速（35 m/s） 山澗盆地 0.950.85 山背風(fēng)坡 0.90.8 山迎風(fēng)坡 1.101.20 峽谷口或山口 1.301.40 地理位置地理位置 海面上的風(fēng)比海岸大，沿海的風(fēng)比內(nèi)陸大得多。 障礙物障礙物 風(fēng)流經(jīng)障礙物后，將產(chǎn)生不規(guī)則的渦流，使風(fēng)速降低。但隨著遠(yuǎn)離物體，這種渦流逐漸消失。當(dāng)距離大于10倍物體高度時(shí)，渦流可完全消失。 啟示：在障礙物附近設(shè)置風(fēng)力機(jī)或多排設(shè)置風(fēng)力機(jī)時(shí)的位置。5.2 風(fēng)的統(tǒng)計(jì)理論風(fēng)的統(tǒng)計(jì)理論一、風(fēng)向頻率一、風(fēng)向頻率 任意點(diǎn)處的風(fēng)向時(shí)刻都在