風(fēng)切變對風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置輸出特性影響及變槳優(yōu)化研究.pdf

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

2、的來流風(fēng)速為額定風(fēng)速時的葉片變槳進行了研究。研究內(nèi)容包括風(fēng)切變流場中風(fēng)輪氣動特性研究,風(fēng)切變流場中風(fēng)輪葉片旋轉(zhuǎn)到任意相位角時各截面節(jié)距角計算,風(fēng)輪葉片旋轉(zhuǎn)到任意相位角時最佳節(jié)距角的優(yōu)化選取,風(fēng)切變流場中風(fēng)輪輸出特性仿真模擬等。為了實現(xiàn)所研究的內(nèi)容,本文以風(fēng)力機空氣動力學(xué)的基礎(chǔ)理論為依據(jù),建立了風(fēng)切變流場中風(fēng)輪氣動特性數(shù)學(xué)模型,通過Matlab軟件編制風(fēng)切變流場中理想葉片旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)一周變槳方程;為了驗證風(fēng)切變對風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置輸出特性的影響,分別對葉片旋轉(zhuǎn)到任意相位角時不變槳風(fēng)輪輸出功率和葉片按照變槳方程進行變槳風(fēng)輪輸出功率進行了仿真模擬,通過仿真結(jié)果對比分析可知,在風(fēng)切變流場中進行葉片旋轉(zhuǎn)一周變槳距調(diào)節(jié),可使得風(fēng)輪輸出的平均功率約為1492kW,比葉片旋轉(zhuǎn)到任意相位角時不變槳風(fēng)輪輸出的平均功率高出約18kW,風(fēng)輪的效率提高1％以