實際測得的風(fēng)能利用系數(shù)在不同的風(fēng)速下的值不同，說明一個什么問題

熱心網(wǎng)友：.風(fēng)力發(fā)電機的能量轉(zhuǎn)換2.1 風(fēng)能的計算空氣有一定質(zhì)量，因此流動時具有一定能量，稱為風(fēng)能。風(fēng)能的表達(dá)式為:E=1/2pSV3式中：S—單位時間內(nèi)氣流流過截面積p—空氣密度V—風(fēng)速其中p和V隨地理位置、海拔和地形等因素而變。2.2風(fēng)力發(fā)電機的效率風(fēng)力發(fā)電機的氣動理論是由德國的貝茲(Betz)于1926年第一個建立的。貝茲假設(shè)風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪是理想的，即沒有輪轂，具有無限多的葉片，氣流通過風(fēng)輪時沒有阻力。另外，假定氣流經(jīng)過整個風(fēng)輪時是均勻的，并且通過風(fēng)輪前后的速度都是軸向的。在這種理想狀態(tài)下，風(fēng)力發(fā)電機的理論最大效率Cp=0.593。這說明風(fēng)力發(fā)電機從自然風(fēng)中所得到的能量是有限的，其功率損失部分可以解釋為留在尾流中的旋轉(zhuǎn)動能。因此，風(fēng)力發(fā)電機的實際風(fēng)能利用系數(shù)Cp<0.593 。風(fēng)力發(fā)電機實際得到的有用功率輸出為:Ps=1/2pSV3Cp2.3 風(fēng)力發(fā)電機的特征參數(shù)2.3.1風(fēng)能利用系數(shù)Cp風(fēng)能利用系數(shù)Cp的物理意義是：風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪能夠從自然風(fēng)中獲得的能量與風(fēng)輪掃掠面積內(nèi)的未擾動氣流所含風(fēng)能的百分比。可用下式表示：Cp=P/(1/2pSV3)式中： P—風(fēng)力發(fā)電機實際獲得的輸出功率；p—空氣密度S—風(fēng)輪的掃掠面積；V—風(fēng)速。風(fēng)力發(fā)電機的理論最大風(fēng)能利用系數(shù)Cp為0.593 ，對實際使用的風(fēng)力發(fā)電機來說，Cp越大，表示風(fēng)力發(fā)電機的效率越高。Cp不是一個常數(shù)，它隨風(fēng)速、風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速以及風(fēng)力發(fā)電機葉片參數(shù)如攻角、槳距角等而變化。風(fēng)力發(fā)電機的葉片有定槳距的，還有變槳距的。對于定槳距的，除了采用可控制的變速運行外，在額定風(fēng)速以下的風(fēng)速范圍內(nèi)，Cp常偏離其最佳值，使輸出功率有所降低；超過額定風(fēng)速后，通過采用偏航控制或失速控制等措施，使輸出功率控制在額定值附近。對于變槳距的風(fēng)力發(fā)電機，通過調(diào)節(jié)槳距可使Cp在額定風(fēng)速下具有可能較大的值，從而得到較高的輸出功率；超過額定風(fēng)速后，通過改變槳距減少Cp ，使輸出功率保持在額定值附近。2.3.2葉尖速比λ葉尖速比，也叫周速比，是指風(fēng)力發(fā)電機葉片葉尖速度與風(fēng)速的比值，通常用λ 表示，可用下式表示：λ=2πRn/V=ωR/V式中：n—風(fēng)輪的速度ω—風(fēng)輪角頻率R—風(fēng)輪半徑V—風(fēng)速λ是個無因次系數(shù)。2.3.3轉(zhuǎn)矩系數(shù) Cr和推力系數(shù)Cf轉(zhuǎn)矩系數(shù)Cr是表示風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)矩的特征系數(shù)，推力系數(shù)Cf是表示風(fēng)力發(fā)電機所受阻力的特征系數(shù)。為了便于把氣流作用下風(fēng)力發(fā)電機所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和推力進(jìn)行比較，常以λ 為變量作為轉(zhuǎn)矩和推力的變化曲線。因此，轉(zhuǎn)矩和推力也要無因次化。Cr 和 Ct可用下式表示：Cr=2T/(pV2SR)Cf=2F/(pV2S)式中： T—轉(zhuǎn)矩F—推力風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率系數(shù)大，轉(zhuǎn)矩系數(shù)小。

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