风力发电叶片加长改造分析及研究

风力发电叶片是风力发电机组的风能吸收的关键,随着国内风场风资源的变化以及风电市场的竞争压力增加,如何提高原有机型的发电效率成为关键,而加长叶片是提高风能吸收最直接有效的途径。对风力发电1.5 MW叶片加长改造的方式、方法和理论计算进行了研究和分析,以期为提高风电发电机发电效率提供思路和参考。     

风力发电机组叶片的气动特性优化研究

叶片是风力发电机获取风能至关重要的部件,性能优良的叶片能够使机组获得充足的动力从而实现理想的功率输出。对叶片进行空气动力学特性分析．来获取功率、风能利用率最大时,风机叶片的转速、升阻比、风速的最佳值,以此来提高风力机的气动优良性,对风力发电机组性能的提高具有重要的意义。     

并网定浆型风力机改变叶片安装角对输出功率的影响

本文针对水平轴定浆型风力发电机组,应用空气动力学及风力发电机组叶片在空气中的受力情况进行分析,认为通过合理调整水平轴定浆型风力发电机组的叶片的安装角,能够有效改变增加风力发电机组的输出功率,改变风力发电机组的发电量。在实践中,实际对750KW定浆型风力发电机组叶片安装角进行了调整,通过近两年时间的同期统计数据的分析,发现在不同风速下,输出功率（发电量）会有不同比例的增加,增加范围在额定功率的0．8％至4．7％之间。     

叶片振动响应的长度分形故障特征提取与诊断

随着我国风力发电系统的快速发展,风机的应用已经越来越广泛,但是风机的振动响应经常引发故障,为了有效缓解这一现象,我们采用应用有限元分析方法,并通过建立一个风力发电机组为300瓦的模型,来进行叶片响应在风力发电机组中的动态特征、运行特征以及状态特征的分析,从而可以更全面的了解风力发电机组叶片的故障诊断、故障检测、鼓掌识别。根据模型的动力学分析、试验模态分析和计算处理,得到了风力发电机组的固定振动模型和固定运行频率,从而验证了该模型是合理的。利用锤击法检测出叶片偏心故障以及正常状态的振动响应,利用叶片振动响应长度分形维数的动力系统非线性理论,把该模型的长度分形维数计算出来,计算出来的数据为诊断识别在叶片偏心故障下的特征量。     

小型风力发电机偏心轴叶片设计与计算

为了小型风力发电达机达到微风启动,强风制动的特点,对发电机叶片结构形式采用偏心轴式设计.首先叙述了偏心叶片的设计机理和特点,其次基于空气动力学基本理论,在一定简化条件下,推导出水平式风力发电风速和风压的计算关系式.以此为基础首次计算得出带有新型偏心轴叶片的小型风力发电机切入风速、切出风速、额定转速、最优偏转角度、偏心距等重要技术参数.该结果为小型风力发电机偏心轴式叶片设计提供一定的理论基础和指导意义.     

风力发电聚能型风轮理论及应用研究

高效利用风能是风力发电研究的关键课题.以贝兹(Betze)假设为基础,通过在迎风圆面设置导流环,研究了通过此导流环的风速和风能的变化规律,给出了风能提高系数和风速提高系数概念.以半径为35m的迎风圆面为例,研究了导流环半径分别为此迎风圆半径的1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8、1/9及导流环宽度分别为0.25、0.3、0.35、0.4、0.45m时的通过此迎风圆面的风能和风速变化规律.研究发现:风能提高系数和风速提高系数随导流环宽度的增加基本呈线性增加;风能提高系数随导流环半径的增加而增加,而风速提高系数则随导流环半径的增加而减小.这些结论不仅可为高效利用风能提供借鉴,也可为高效风力发电风轮的研制提供理论基础.     

风力发电叶片雷击损伤修复方式研究

风力发电叶片是风力发电机组的关键部件之一,随着国内风场逐步向高原型建设,叶片遭受雷击的数量和频次也逐年增多,叶片雷击损伤后若不及时修复不仅影响机组发电,更影响叶片使用寿命。对风力发电叶片雷击损伤高空修复不同作业方式和修复方法进行了研究和分析。     

基于BEM的风力机叶片形变及气动性能

为研究叶片形变对风力机气动性能的影响,提出基于叶素动量理论的叶片形变及气动性能研究方法,建立叶片在弹性形变下的形变量计算和气动载荷修正模型,通过改进的叶素动量理论与计算结构力学耦合迭代进行求解,并计算1 500 kW风力机叶片不同风速下的弹性形变量及对气动性能的影响。研究结果表明:所提算法可快速计算叶片弹性形变,用于叶片气动外形与结构设计的修正;可计算叶片等效攻角差值及其补偿角,用于优化风力发电机组变桨控制算法。     

风力机的组成

正风力发电就是利用风能(风的动能)带动风力发电机组的叶片旋转,通过一系列内部轴承带动发电机发电。与火力、水力或者核能转化为电能的原理一样,人们对风能的利用也是逐级转化能量的过程。在这个过程中,风能先转变为机械能,再转化为电能。现代风力机20世纪30年代以后,人们用现代科学理论开始设计和制造风力机。当提到现代风力机时,主要包括两类:水平轴和垂直轴风力机。我们一般见到的都是水平轴风力机,顾名思义,它的主轴是和地面大致平行的。这种风力机根据自身测量到的风速、风向信息,自动控制偏航机构,来使风轮对准来风的方向,尽可     

低风速风力发电机组造价与度电成本分析

为了提高低风速条件下风力发电机组的经济效益,提出了一种通过合理设计叶片来降低机组度电成本的方法。以相同功率等级、不同叶片长度的3种风力发电机组作为研究对象,在不同风力条件下分别计算各机组的年发电量,利用经验公式对各机组的总成本进行估计。结果表明:机组的度电成本随着平均风速的升高而降低。在平均风速较高的地区,长叶片机组在度电成本上的优势并不明显。而在平均风速较低的地区,机组的年发电量随着叶片的加长而明显增加;尽管总成本有所升高,但度电成本依然得以降低。通过适当减小叶片的最佳叶尖速比、增大风能利用系数也可以降低度电成本。该文还论述了通过合理选择叶片长度、优化翼型以及应用新材料来提高机组经济效益的可行性。     

基于BLADED软件的大型风力机叶片气动分析

基于BLADED软件,根据德国GL2003国际标准,对应用于GL3A风场的某款1.50 MW大型风力机叶片的气动额定功率、风能利用系数、疲劳载荷、极限载荷等进行分析。研究结果表明:在与某款1.65 MW风力发电机组匹配时,该叶片在风速为11.0 m/s时的额定功率能达到1.65 MW;在叶尖速比为7.8～11.4时,其风能利用系数均在0.460以上,在叶尖速比为9.5时,其最大风能利用系数可达0.486,表明该叶片具有较好的气动性能和较宽的风速适应范围;其叶根等效疲劳载荷为2.107 7 MN.m,叶根极限挥舞载荷为4.614 6 MN.m,均比该叶片载荷的原设计值小,说明其应用是安全的。     

加快发展风电新能源

由于全球范围内能源短缺和生态环境的日益恶化,人们逐渐认识到风能的地位和作用,越来越清醒地认识到开发清洁能源、保护大气环境已是迫在眉捷。风能的利用价值和地位日益显著,近5年来,我国利用风力发电的研究得到了迅速的发展,且效果显著。我国利用风力发电状况 80年代初,内蒙、新疆等地的牧民和渔民用上了小型充电风力电机。经过10多年的发展。1KW以下的小型风力发电机组的技术已日益成熟,形成年产近万台的生产能力,目前,国内拥有量约15万台,总容量2.8万KW,使电网不能通达的偏远牧区的70万牧民利用风能实现了电气化。从“八五”开始,我国的风力发电行业得到较快发展,1990年,我国利用外国政府提供的无息贷款用于55KW容量以上的中型风力发电机建设。     

基于Wilson方法的风机叶片建模研究

基于Wilson方法对风机叶片三维建模进行研究.通过Matlab对风能利用系数的非线性约束问题进行优化求解,得到变量轴向诱导因子a和周向诱导因子b的最优解.选定翼型并确定各设计参数,计算出各叶素面弦长和扭角,并对部分参数进行优化,利用Excel将翼型二维坐标转换为三维空间坐标,导入Solidworks建立叶片的三维建模.此建模方法从理论上对叶素面风能利用系数进行优化,建模精度较高,可广泛应于风机叶片的翼型设计与三维建模.     

风力机叶片三维模型的计算机绘图法

根据风力发电机组叶片的结构特点,在三次样条插值函数拟合叶片翼型曲线的基础上,提出一种利用计算机建立叶片截面与三维模型的程序设计方法.该方法应用插值拟合理论求解叶片截面翼型曲线离散点的坐标,应用点的坐标变换理论求解各离散点空间实际位置的坐标,应用三维几何建模理论建立叶片模型.最后给出一个仿真实例.     

风帆助航船舶的典型航线可用风力资源分析

根据风帆空气动力学特性、航线、季风风场,提出将典型风帆(翼型帆)的能量转换效果指标——转换系数等值线叠加在风能密度图上的方法,对典型航线上的可用风力资源进行分析.首先,推导风能密度和翼帆推进力公式,提出推进功转换系数这一参数来评价翼帆对不同特征的风能的利用能力;然后,结合风能特征分布图和转换系数等值线,提出可用风力资源分析方法;最后,以宁波—中东航线为例,使用ECMWF的2014年风场数据对其可用风力资源进行分析计算.结果显示:船舶航向不同时,中国南海冬季、夏季的可用风力资源差别较大,夏季应采用W-E航向,冬季应采用E-W航向.孟加拉湾、阿拉伯海区域可用风力资源特征相似,夏季采用W-E航向能够更高效地利用风能.     

基于模糊自适应控制的风电机组变桨距系统

控制技术是风力发电机组安全高效运行的关键。风力发电机组是复杂多变量非线性系统具有不确定性和多干扰等特点。本文采用基于模糊聚类算法的模糊自适应控制,通过建立风速模型和风力发电机组的运动方程,应用模糊自适应控制,在低于额定风速时控制风轮转速,获得最大的风能利用系数,在高于额定风速时控制桨距角的变化,保持输出功率恒定。仿真结果表明了文中方法的有效性。     

双馈风力发电系统最大风能追踪控制研究

文章分析了国内外风力发电技术的发展现状,研究了双馈异步风力发电机组最大风能捕捉方案,研究了由风力机、传动系统、双馈异步发电机以及双PWM变换器等模块组成的风力发电最大风能追踪控制系统。风力机采用变桨距控制,双馈异步风力发电机采用变速恒频技术,发电机采用功率外环、电流内环的双闭环控制,利用定子磁链定向矢量控制实现有功功率和无功功率的解耦控制。并研究了双馈异步风力发电控制的硬件系统和软件系统,硬件系统由主电路、控制电路和驱动电路组成,软件系统研究了网侧和转子侧的控制流程图。基于Matlab/Simulink软件进行了建模仿真,仿真结果表明,系统具有较好的控制效果,可实现最大风能控制。     

垂直轴风轮机叶片气动特性模拟与分析

利用Gambit前处理软件,建立了翼型面为NACA4412的小型H型垂直轴风力发电机叶片的二维流场模型．在连续性方程、N-S方程及k-ε模型的基础上,采用了多重坐标系（MRF）计算模型,利用Fluent软件模拟了流场内翼型截面的受力和速度分布情况,得到了攻角为20。时NACA4412翼型风机的空气动力学特性．     

基于风速估计和风剪切的风力发电机组变桨距控制

为提高大型风力发电机组捕获风能的能力,改善其主要零部件受荷载情况,提出基于有效风速估计和风剪切的风力发电机组独立变桨距控制策略.以某5 MW变速变桨风力发电机组为验证对象,基于Bladed软件平台对传统统一变桨控制策略和独立变桨控制策略进行仿真比较.结果表明:相对于统一变桨距控制策略,独立变桨距控制策略不但能满足维持风力发电机组输出功率额定值稳定的要求,而且使发电机组主要零部件的受荷载情况得到明显改善.     

分流叶片位置对平面叶栅流动分离的影响

为更好地控制叶栅流动分离,提出一种在叶栅内部设置分流叶片的流动控制方法.采用数值模拟方法对比在不同攻角下有无分流叶片对叶栅性能及流动损失的影响,结果表明:分流叶片在大攻角条件下,更能提高叶栅的气动性能;选取攻角为11.7°,设计具有不同位置分流叶片的平面叶栅,对比分析发现分流叶片能够提高叶栅的做功能力.分流叶片轴向位置与周向位置存在最优组合,当分流叶片在周向与大叶片吸力面距离为28％弦长时,叶栅气动性能最佳,距离增大或减小均会恶化叶栅性能;轴向位置上,当分流叶片位于大叶片前缘处时,能够抑制尾缘边界层分离,减少流动损失.