低风速型风电机组发展调查

本文简单介绍了低风速型风电机组在我国的应用情况,以及该类机组所具有的技术和市场特征。随着我国分散式风电开发逐步增加,低风速风电机组越发受到市场青睐,然而低风速型风电机组的特有技术并非仅仅是加长叶片那么简单,还需要注意解决多方面问题。     

小型风力提水机的低实度风轮设计及其数值模拟

针对传统风力提水机实度大、风能利用率低的缺点,采用NACA4412航空翼型及叶素动量理论对小型风力提水机叶片的气动外形进行设计,采用6叶片风轮形式,引入修正因子,并根据工程实际优化了叶片的弦长及安装角,并采用CFD方法对风轮进行数值模拟。结果表明,设计的风力提水机在2.8 m/s的微风下可起动,在额定工况下风能利用系数达0.43,叶片具有很好的三维流动特性,风能利用系数高,降低了传统风力提水机风轮的实度,扩大了风能的利用范围。研究结果对风力提水机的改进设计有指导意义。     

风轮质量不平衡对风电机组载荷的影响分析

本文理论推导了风电机组风轮质量偏心距的计算方法,并通过算例分析,给出了不同风轮最大质量偏心矩情况下风电机组各重要载荷点处的等效疲劳载荷变化情况,阐明了风轮质量不平衡对风电机组载荷的严重影响,说明了在实际风电机组设计和生产中严格控制和明确风轮质量偏心距的必要性,为风电机组优化设计提供了参考。     

低风速地区风电开发成本探讨

根据对地理和气象资料的分析,我国的低风速风能资源更丰富且分布区域广大,约占全国总面积的68%。据广东省的初步测算,达到可开发标准的低风速风电场资源储量约为4级以上风资源的3倍;在东部沿海、湖等地区的低风速风资源储量同样也很可观。由于临近用电负荷中心,电网、路网条件好,电价承受力强,开发利用这些区域的风能将是我国风电发展的重要方向。因此,     

扰流板对风电机组叶片三维气动性能影响的研究

对于风电机组叶片,由于大型叶片根部翼型较厚,易出现流动分离现象,为了提高叶片气动性能,利用雷诺平均方程(RANS),采用SST k-ω湍流模型进行了叶片三维气动性能的仿真模拟,并与Bladed软件的计算值进行对比,验证了该方法的可行性。仿真模拟结果显示：叶片根部压力面和吸力面压力曲线交叉,严重影响了叶片轴端的输出功率,而安装扰流板的叶片根部压力面流体速度呈梯度下降,压力增大,同时提高了吸力面的流速,从而增大了叶片两面的压力差。在低于额定风速条件下,扰流板可以提高叶片轴端的输出功率2.3%～2.5%,推力增长仅为2.0%;扰流板安装高度越高,其轴端输出功率提升效果越好。     

串列式双风轮风电机组气动特性建模及仿真

针对水平轴串列式双风轮风电机组多输入多输出(MIMO)复杂非线性气动特性,提出了一种前后风轮干涉条件下的双风轮风电机组气动MIMO系统全工况分段仿射自回归(PWARX)建模方案。结合所搭建的双风轮风电机组半物理仿真平台进行运行仿真和测试验证,分析了该模型在不同工况场景下的输出值对实际值的跟踪精确度。结果表明：所建立的双风轮风电机组气动MIMO系统的PWARX模型对双风轮风电机组全工况气动特性具有高精度的全局逼近能力。     

远景能源首台110米风轮直径2.1兆瓦低风速机组并网发电

2013年1月27日,由远景能源科技有限公司(简称远景能源)研发制造的全球首台110米风轮直径的2.1兆瓦低风速机组在国电龙源的风电场并网发电。据称,远景2.1MW-110机型采用了业界首创的智能双模电气传动链(全功率/双馈)技术,充分结合双馈和直驱技术的优点,可实现低风速下能量捕获的最大化,有望成为机位受     

远景早就看上低风速

远景打算开发低风速风电机组产品的想法,萌发于远景首席执行官张雷2009年初春在北京参加的一次会议。张雷了解到中国风能资源情况和国外不同,国外机组也不是针对中国风况设计的,如果把国外的机组安装在国内的低风速地区,并没有特别好的经济效益。     

风轮不平衡载荷下超大型风电机组叶片颤振极限研究

以IEA Wind 15 MW参考风电机组为研究对象,基于非线性时域气弹耦合分析工具,研究风剪切、偏航入流、质量不平衡3种不平衡载荷单一或共同作用时,超大型风电机组叶片的颤振极限。结果表明,单一不平衡载荷作用时,风剪切和±15°以内的偏航角会增大临界颤振速度,而质量不平衡会降低临界颤振速度,且质量偏重时颤振速度下降更加明显。3种不平衡载荷共同作用时,临界颤振速度的最大值和最小值都出现在剪切系数为0.3时;最大值总是在偏航角为非负值时取得,最小值在偏航角为-20°时取得;质量不平衡对临界颤振速度的影响与其单一作用时的规律一致。因此,在进行气弹稳定性分析时,应考虑多种风轮不平衡载荷共同作用,尤其是叶片质量偏重和偏航角度为-20°时这种最不利的情况。     

风剪切下塔影效应对水平轴风力机叶片及风轮气动载荷的影响

采用CFD方法,以NH1500三叶片大型水平轴风力机为研究对象,研究额定风速剪切来流下的塔影效应对水平轴风力机叶片和风轮非定常气动载荷的影响。结果表明：剪切来流下,叶片和风轮的气动载荷均呈余弦变化规律,塔影效应的主要影响叶片方位角范围为160°~210°,且该范围不随风剪切指数的变化而变化。相同风剪切指数下,塔影效应对叶片和风轮气动载荷的均方根影响较小,对其波动影响较大。当风剪切指数从0.12增至0.30时,塔影效应下,叶片气动载荷的均方根减小,推力和转矩的波动幅度增大,偏航力矩和倾覆力矩的波动幅度减小;风轮推力和转矩的均方根减小,波动幅度变化较小,而倾覆力矩和偏航力矩的均方根增大,且波动幅度也增大。     

基于低速预处理的风力机翼型外形优化设计

针对经典的S809翼型,耦合基于低速预处理的流场求解方法和序列二次规划方法,开展针对翼型升阻比的翼型气动外形优化设计研究。优化结果显示优化翼型具有较大的翼型前缘半径和较平坦的上表面。数值计算结果表明,优化翼型在设计点1的状态下升阻比提高43.3%,在设计点2的状态下升阻比提高48.9%。进一步数值验证表明,优化翼型在雷诺数为5.0×10⁵状态下的最大升力系数从S809翼型的1.140增大到1.297,在雷诺数为1.0×10⁶状态下的最大升力系数从1.236增大到1.418。在优化翼型的基础上,开展翼型气动外形人工修型研究,数值模拟表明修型翼型能更好地消除气流分离,从而进一步增大翼型升力系数、减小翼型阻力系数。     

差动调速型风力机传动系统动力学研究

针对所提出的差动调速型风电机组,利用"弹簧、阻尼、质量"系统,建立其传动系统三轴动力学模型.并基于该模型,建立机组Simulink仿真;在不同风速模型输入下,利用实验平台验证仿真模型与三轴动力学建模方法的正确性.此外,为了更好地分析差动齿轮箱的动力学特性,采用集中参数法,建立差动轮系扭转振动模型;并利用拉格朗日方程,在...     

尾随涡对风力机叶片气动性能影响机理研究

以Phase Ⅵ风力机叶片为研究对象,以r/R=30%、63%和95%处叶素为参考,建立与7、9、15 m/s试验风速下该风力机叶片附着涡环量沿展向分布相同的叶片模型,分析尾随涡对风力机当地翼型气动性能的影响机理。采用带转捩效应的SST k-ω湍流模型,对所建立的叶片模型和二维S809翼型的气动特性进行研究和对比分析。结果表明：旋转叶片尾随涡对分离现象产生抑制作用且随攻角的增大减弱;尾随涡的影响表现出多重效应,除了减小当地翼型的攻角,还降低其吸力面负压系数和压力面正压系数。     

基于CFD的水平轴风力机叶尖小翼增功研究

基于风力机叶片增功装置设计要求,以NREL5MW叶片为设计原型,以扭角、上反角及后掠角3种小翼外形参数为优化因素设计正交试验表,每种因素分别选取4个水平值,采用计算流体力学(CFD)方法对加装16种不同构型小翼的叶片进行数值模拟.计算结果表明,叶片整体可增功约1.466％,同时推力增加约1.570％;影响扭矩的最主要因...     

变桨距风力发电机额定风速的确定方法

根据风速的Weibull分布特性和变桨距风力发电机的发电特性,构建不同额定风速下风力发电机年发电量计算方法.应用美国可再生能源实验室(NREL)对风力发电成本的研究成果,建立了变桨距风力发电机发电的度电成本数学模型,提出了以度电成本最低为目标的额定风速确定方法,为变桨距风力发电机的额定风速最优选择提供了计算依据.     

前缘结节对风力机气动性能影响的数值研究

基于座头鲸的鱼鳍前缘结节的流动特性,开展前缘结节对改造的Phase Ⅵ仿生风力机叶片性能及流动特性影响的数值研究。结果表明：在设计工况下（V_∞=10 m/s）,结节放置在叶片展向81%位置时,叶片根部的回流区域消除,但结节处的旋涡扰动会破坏叶片稳定流动,使叶片性能相对较低。在高风速下（V_∞=15、20、25 m/s）,由于前缘结节的结构特征,叶片表面产生旋涡,发生阻塞作用,叶片吸力侧压力减小,叶片正背面压差增大,升力增大,进而使仿生叶片的性能得到提升。     

大型变速风力发电机组的风速软测量

将风力机有效风速的估计作为软测量问题,提出了基于支持向量机的有效风速软测量模型。仿真结果表明,支持向量机是软测量建模的有效方法,有效风速的估计能较好地跟踪有效风速的变化趋势,并具有较高的泛化能力和估计精度。     

建筑外形对建筑顶面风力机微观选址的影响

针对城市建筑环境内的风能应用问题,利用CFD方法对4种不同建筑外形的高层建筑物顶面风场湍流特征进行研究,开展建筑外形对风向变化的敏感性分析,并分析4种建筑物顶面风速、湍流强度随高度的变化规律,确定4种建筑外形的建筑顶面风力机的合理安装位置和高度,结果表明：具有圆润曲线外形的2类建筑更利于风力机的安装,风力机的安装高度可更低;建筑物的长轴和短轴越接近,顶面越有利于风力机的安装;4种建筑外形的建筑顶面安装风力机时仅考虑U/U₀≥1的有利安装高度H_u即可保证风力机的有效输出功率和运行安全;无盛行风向情况下,4种建筑物的中心区域更有利于风力机安装,风力机的安装高度最低,圆柱体、椭圆体、正方体及长方体建筑物顶面中心区域风力机最低安装高度分别为1.05H、1.09H、1.11H及1.14H。     

基于等效风速的风电机组参数对输出功率波动和功率损失特性的影响

以大型三叶风电机组为例,研究发电机组参数对输出功率波动及功率损失的影响.首先建立包括风剪切和塔影效应的等效风速模型,推导输出功率和功率系数的数学模型,研究叶轮半径、塔筒高度、塔筒直径和叶片到塔筒中线的悬垂距离等相关参数对功率波动的频率、幅值、波长、波动区域等特性影响规律.然后建立功率损失的数学模型,研究风电机组参数通过...