风力发电实验指导.pdfVIP

风力发电实验 风能是一种清洁的可再生能源，蕴量巨大。全球的风能约为 2.7×10 8 万千瓦，其中可利用的风能为 6 2×10 万千瓦，比地球上可开发利用的水能总量要大 10 倍。随着全球经济的发展，对能源的需求日益 增加，对环境的保护更加重视，风力发电越来越受到世界各国的青睐。 大力发展风电等新能源是我国的重大战略决策，也是我国经济社会可持续发展的客观要求。发展风 电不但具有巨大的经济效益，而且与自然环境和谐共生，不对环境产生有害影响。近几年，随着我国的 风电设备制造技术取得突破，风力发电取得飞速发展。 据 2011 年 4 月《国家电网公司促进风电发展白皮书》。截至 2010 年底，全国风电并网容量 2956 万千瓦，“十一五”期间年均增速接近100%。2010 年，全国风电机组平均利用小时数 2097 小时。蒙东、 蒙西、吉林、黑龙江风电发电量占全社会用电量的比例分别达到 21.1% 、8.7%、5.6%、4.6% ，风电利 用已达到较高水平。预计到 2015 年，我国风电规模将超过 9000 万千瓦，2020 年将达到 1.5 亿千瓦以上。 与其它能源相比，风力，风向随时都在变动中。为适应这种变动，最大限度地利用风能，近年来在 风叶翼型设计，风力发电机的选型研制，风力发电机组的控制方式，并网发电的安全性等方面，都进行 了大量的研究，取得重大进展，为风力发电的飞速发展奠定了基础。 风电的飞速发展提供大量的就业与个人发展机会，普及风电知识，在高等院校培养相关专门人才已 成当务之急。 实验一 风电模型系统实验 实验内容 1）风速，螺旋桨转速（也是发电机转速），发电机感应电动势之间关系测量 2 ）测量扭曲型可变浆距 3 叶螺旋桨风轮叶尖速比与功率系数 CP 关系 3 ）切入风速到额定风速区间功率调节实验 4 ）额定风速到切出风速区间功率调节实验 － 变浆距调节 5 ）风帆型3叶螺旋桨风轮叶尖速比与功率系数 CP 关系的测量 6 ）平板型4 叶螺旋桨风轮叶尖速比与功率系数 CP 关系的测量 实验原理 1、风能与风速测量 风是风力发电的源动力，风况资料是风力发电场设计的第一要素。设计规程规定一般应收集有关气 象站风速风向 30 年的系列资料，发电场场址实测资料一年以上。在现有技术及成本条件下，在年平均 风速 6 米以上的场址建风力发电站，可以获得良好的经济效应。风力发电机组的额定风速，也要参考年 平均风速设计。 设风速为 V1，单位时间通过垂直于气流方向，面积为 S 的截面的气流动能为： 1 1 2 1 3 P mV1 SV1 (1) 2 2 空气的动能与风速的立方成正比。 （1）式中为空气密度，由气体状态方程，密度与气压 p ，绝对温度 T 的关系为： Mp 3 p  3.49 10 (2) RT T （2 ）式中M 是气体的摩尔质量，R 为普适气体常数。气压会随海拔高度 h 变化，代入 0C 时反映 气压随高度变化的恒温气压公式： Mg  h Mg 5 4 RT  (1 h) 1.013 10 (11.25 10 h (3) p p 0 e p 0 R T （3 ）式在h 小于 2km 时比较准确。将（3 ）式代入（2 ）式： 2 11.25 104 h  3.53 10