風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建模與仿真畢業(yè)論文-文庫(kù)吧資料
2025-07-03 16:50本頁(yè)面
【正文】 速，槳距角的函數(shù)。圖29 葉素微元受力分析圖 如上圖所示，來(lái)流方向的風(fēng)速為，在半徑為處的風(fēng)輪機(jī)速度為（為風(fēng)輪機(jī)角速度），氣流相對(duì)于葉片的相對(duì)速度為，則有： （215） 葉素 在相對(duì)速度為的氣流作用下，受到一個(gè)方向斜向上的氣動(dòng)力的作用。這樣一來(lái)，在曲線簇中，CD曲線和EF曲線之間的部分也是穩(wěn)定區(qū)域。對(duì)比和曲線，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)達(dá)到最大時(shí)，并沒(méi)有達(dá)到最大，具體而言，就是最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值要大于最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)的轉(zhuǎn)速值。圖27 風(fēng)機(jī)特性曲線對(duì)于變槳距型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，特性可近似表示為： （214） 式中，為葉片設(shè)計(jì)常數(shù)，一般取1~3。一種變槳距風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率系數(shù)： （210）風(fēng)力機(jī)獲得轉(zhuǎn)矩為： （211）定義為轉(zhuǎn)矩系數(shù)， （212）注：由推出 （213）① 對(duì)于給定的葉片槳距角，不同的葉尖速比所對(duì)應(yīng)的值相差較大；② 對(duì)于給定的，有且僅有一個(gè)固定的能使達(dá)到最大值；③ 在風(fēng)速不斷變化的情況下,要保持、必須隨著風(fēng)速按照的比例變化，才能保證風(fēng)力機(jī)捕獲的風(fēng)能最大、效率最高。能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是：風(fēng)能→機(jī)械能→電能。發(fā)電機(jī)，能量轉(zhuǎn)換裝置。風(fēng)力機(jī)簡(jiǎn)化模型如下：風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)裝置發(fā)電機(jī)槳距角控制風(fēng)速圖26 風(fēng)力機(jī)簡(jiǎn)化模型風(fēng)力機(jī)，風(fēng)能的吸收和轉(zhuǎn)換裝置。所示說(shuō)，用以上的四個(gè)風(fēng)的分量在一定的程度上是可以大體的描述風(fēng)的波形，但在一些細(xì)節(jié)上還需要進(jìn)一步修正，所以它的使用范圍是有限的，只是可以用在一些要求的精確程度不高的模型的仿真。仿真結(jié)果如下：圖25 綜合風(fēng)速模型仿真結(jié)果在前面我們已經(jīng)討論過(guò)，風(fēng)是近似的服從威布爾分布，也就是說(shuō)，近似的服從正態(tài)分布。② 陣風(fēng)：，數(shù)量為1。 （27）式中， ——第個(gè)分量的角頻率； ——隨機(jī)分量的離散間距； ——在0~間服從均勻概率密度的隨機(jī)變量； ——地表粗糙系數(shù)，； ——擾動(dòng)范圍（）； ——相對(duì)高度的平均風(fēng)速（）； ——風(fēng)速隨機(jī)分量分布譜密度（），通過(guò)對(duì)其積分便可得短期風(fēng)速數(shù)據(jù)。圖22 陣風(fēng)隨時(shí)間變化曲線圖（3） 漸變風(fēng)漸變風(fēng)用以描述風(fēng)場(chǎng)穩(wěn)態(tài)能量隨時(shí)間緩慢變化的過(guò)程，以風(fēng)速由小變大為例，漸進(jìn)風(fēng)可用下式模型： （26）式中， ——漸變風(fēng)的最大值； ——漸變風(fēng)開(kāi)始時(shí)刻；——漸變風(fēng)結(jié)束時(shí)刻；——漸變風(fēng)保持時(shí)間。 （24）圖21 基本風(fēng)隨時(shí)間變化曲線圖（2） 陣風(fēng)陣風(fēng)為描述風(fēng)速突然變化的特性，可假設(shè)在該段時(shí)間內(nèi)風(fēng)速具有余弦特性。（1） 基本風(fēng)基本風(fēng)反映了風(fēng)場(chǎng)平均風(fēng)速的變化，風(fēng)力發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸送功率的大小主要由基本風(fēng)決定，它的測(cè)得由風(fēng)電場(chǎng)測(cè)風(fēng)所得的威布爾分布參數(shù)近似確定。從而得到風(fēng)速風(fēng)頻特性的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而得到風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源分布和評(píng)估、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和發(fā)電量的預(yù)測(cè)以及風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響分析。風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速符合威布爾分布： （22）式中，為風(fēng)速（），為威布爾分布函數(shù)，、為威布爾尺度系數(shù)（）和形狀系數(shù)。風(fēng)頻分布就是風(fēng)速的統(tǒng)計(jì)概率分布，是衡量風(fēng)能資源分布特性的重要指標(biāo)，它反映了風(fēng)電場(chǎng)某個(gè)時(shí)段每一風(fēng)速出現(xiàn)的概率，可以通過(guò)分析風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際測(cè)風(fēng)的原始資料得到。 風(fēng)力發(fā)電的特點(diǎn)風(fēng)力發(fā)電具有以下特點(diǎn)：① 可再生的潔凈能源；② 建設(shè)周期短，裝機(jī)規(guī)模靈活，可根據(jù)資金情況決定一次裝機(jī)規(guī)模，有一臺(tái)資金就可以安裝一臺(tái)投產(chǎn)一臺(tái)；③ 可靠性高，把現(xiàn)代高科技應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使其發(fā)電可靠性大大提
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