CWP2025-风力机系统解析-效率提升及稳定运转.pdf

1、风风力机系力机系统统解析解析-效率提升效率提升及及稳稳定定运转运转1887 Charles F.Brush.18m高4ton 12kW1891James BlythDr.-Ing.Chen,Chun-Ming陈陈俊俊铭铭 博士博士顾问顾问风能风能发电机轻重载发电机效率风风力机力机运转运转原理及效率原理及效率 P=101.3kPa,T=15C,=1.225kg/m3内内蒙冬天蒙冬天P=104kPa,T=-15C,=1.405kg/m3Tp485.3Wind Energy System Definition SiteWind turbineV 风风速速地形、障地形、障碍碍物后物后0100%叶叶片片

2、转转子子Rotor blade15%50%电电能能转换转换3925509Nm发电机、逆变器在nr电压电流等运转运转控制控制及及变桨变桨角度角度=12 3 CPrVinVaveVr VoutVsurACpsysWind Speed系系统统理理论论的的发发展与展与软软件的件的开发开发逆逆变变器器可控可控0.04.08.012.016.020.024.001000000200000030000004000000500000060000000510152025PWPWCpCpnrpmnrpmVm/sVm/sVm/sMPPT不可行不可行系系统统理理论论的的发发展与展与软软件的件的开发开发MPPT问题问题

3、在在变奖变奖及逆及逆变变器不器不可控的情可控的情况况下，一下，一般采般采额额定定风风速速额额定定转转速速ClassIIIIII额定功率 Pr30MW16MW5MW500kW30kW5kW切入风速 Vin3.5m/s3.5m/s3.5m/s3.5m/s3.5m/s3.5m/s年平均风速 Vave10m/s10m/s10m/s10m/s10m/s10m/s额定风速 Vr11m/s11m/s11m/s11m/s11m/s11m/s切出风速 Vout25m/s25m/s25m/s25m/s20m/s15m/s系系统参数设统参数设定、定、规规格格计计算及算及叶叶片片设计设计=12 3 C规格的计算叶轮设

4、计风速10m/s10m/s10m/s10m/s10m/s10m/s叶轮设计功率23.7MW12.6MW3.95MW480kW28.8kW4.8kW叶轮效率设定0.4930.4930.4930.4830.4830.483叶轮直径D计算331 m241.7 m135.1 m48.9 m11.97 m4.89 m功率及效率曲功率及效率曲线线的的规规划划转转速的速的计计算与算与规规划划nrnin叶轮额定转速nr6.06rpm8.30rpm14.8rpm31.3rpm127rpm313rpm第一振频 1(塔架最小刚性依据)8.06rpm11.04rpm11.04rpm41.6rpm170rpm416rp

5、m切入转速 nin2.82rpm3.86rpm3.86rpm14.6rpm59rpm146rpm CpsysPrVinVaveVr VoutVsurACpsysWind Speed修正额定转速nr86.5rpm214rpm转速修正参数的设定系系统统理理论论的的发发展与展与软软件的件的开发开发这这也是也是为为何何小型小型风风力机力机Cp0.35之之故故为为何定槳小何定槳小风风力机的效率值力机的效率值Cp80m/s；如Bladed的最大载荷在静止状态则为3秒Ve50；而此时 Class I的Ve50=70m/s 80m/s 叶片堪忧功率曲线不同发电机效率Cp-逆变器效率系系统统理理论论的的发发展与

6、展与软软件的件的开发开发被被动动pitch主主动变桨动变桨及及转转向向翼面旋翼面旋转转失速控制失速控制小小风风力机的力机的组组件与件与控制控制系统并网架构电电力力电电子抽子抽载载滑环电阻剎车/泄荷电阻摆摆尾机制尾机制抽抽载载控制控制/转转速控制速控制偏航机制偏航机制叶叶片形片形状状(非翼型非翼型)的的选择选择(矩形与三角形矩形与三角形叶叶片之比片之比较较)L5.83m6.55m6.843m7.5mD6.23m7m7.24m7.9m叶片面积A3.67m23.21m24.02m22.79m23A%*194.9%45.5%132.3%F(70m/s)16530N14460N18097N12558N推