風切變對風能轉換裝置輸出特性影響及變槳優(yōu)化研究.pdf

1、風輪是風力機的關鍵部件,其氣動性能直接決定了風力機能從風中提取的能量多少及其轉化效率,是風力發(fā)電技術中的核心內容。然而風速在空間上具有風切變特性,致使風力機葉片掃掠面的不同水平截面的風速大小各不相同,風速的變化使得風力機葉片運行工況時刻發(fā)生改變,直接影響到風輪的氣動性能,進而影響風力發(fā)電設備的效率與安全。本文針對風切變影響風能轉換裝置輸出特性這一個問題,選取了容量1.5MW,風輪直徑82.7m的風力發(fā)電機組,對其在風切變流場中輪轂高度處

2、的來流風速為額定風速時的葉片變槳進行了研究。研究內容包括風切變流場中風輪氣動特性研究,風切變流場中風輪葉片旋轉到任意相位角時各截面節(jié)距角計算,風輪葉片旋轉到任意相位角時最佳節(jié)距角的優(yōu)化選取,風切變流場中風輪輸出特性仿真模擬等。為了實現(xiàn)所研究的內容,本文以風力機空氣動力學的基礎理論為依據,建立了風切變流場中風輪氣動特性數學模型,通過Matlab軟件編制風切變流場中理想葉片旋轉到任意相位角時各截面節(jié)距角計算程序,用多項式擬合的方法歸納出理想

3、葉片旋轉到任意相位角時各截面節(jié)距角變化規(guī)律方程;進行節(jié)距角優(yōu)化選取后,建立了實際葉片旋轉一周變槳方程;為了驗證風切變對風能轉換裝置輸出特性的影響,分別對葉片旋轉到任意相位角時不變槳風輪輸出功率和葉片按照變槳方程進行變槳風輪輸出功率進行了仿真模擬,通過仿真結果對比分析可知,在風切變流場中進行葉片旋轉一周變槳距調節(jié),可使得風輪輸出的平均功率約為1492kW,比葉片旋轉到任意相位角時不變槳風輪輸出的平均功率高出約18kW,風輪的效率提高1％以