第一篇：风电基础技术知识

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1、第一篇：风电基础技术知识第一章风能资源概述第一节：风向与风速•风是大气的运动。气象学上一般把垂直方向的大气运动称为气流，水平方向的大气运动称为风•大气的运动本质上是由太阳热辐射引起的。因此，风能是太阳能的一种表现形式。•地球表面上，受太阳加热的空气较轻，上升到高空；冷却的空气较重，倾向于去补充上升的空气。这就导致了空气的流动——风。全球性气流、海风与陆风、山谷风的形成大致都如此。•风向与风速是确定风况的两个重要参数一、风向•风向——来风的方向。通常说的西北风、南风等即表明的就是风向。•陆地上的风向一般用16个方位观测。即以正北为零度

2、，顺时针每转过22.5°为一个方位。•风向的方位图图示如下。二、风速•风速——风流动的速度，用空气在单位时间内流经的距离表示，单位：m/s或km/h。风速是表示气流强度和风能的一个重要物理量。风速和风向都是不断变化的。•瞬时风速——任意时刻风的速度。——具有随机性因而不可控制。——测量时选用极短的采样间隔，如<1s。•平均风速——某一时间段内各瞬时风速的平均值。如日平均风速、月平均风速等。1、风速的周期性变化•风速的日变化：一天之中，风速的大小是不同的：——地面（或海拔较低处）一般是白天风速高，夜间风速较低。——高空（或海拔较高处）

3、则相反，夜间风强，白天风弱。33其逆转的临界高度约为100~150m。•风速的季节变化：一年之中，风的速度也有变化。在我国，大部分地区风的季节性变化规律是：春季最强，冬季次之，夏季最弱。2、影响风速的主要因素•垂直高度：由于风与地表面摩擦的结果，越往高处风速越高。定量关系常用实验式表示：V=V0(H/H0)nV—高度H处的风速。V0—高度H0处的风速，测得。n—地表摩擦系数，或地表面粗糙度。取值范围：0.1（光滑）~0.4（粗糙）。•地理位置海面上的风比海岸大，沿海的风比内陆大得多。•障碍物风流经障碍物后，将产生不规则的涡流，使风速

4、降低。但随着远离物体，这种涡流逐渐消失。当距离大于10倍物体高度时，涡流可完全消失。启示：在障碍物附近设置风力机或多排设置风力机时的位置。第二节：风资源描述的基本理论一、风向频率•任意点处的风向时刻都在改变，但在一定时间内多次测量，可以得到每一种风向出现的频率。•风向频率的计算方法——选择观测的时间段，如月、季、年；——记录每个风向出现的次数ni，及总观测次数n；——某风向的风向频率=ni/n×100二、风速频率33对于风力机的安置处，有两个重要的描述风资源的参数：年平均风速和风速频率。•在计算风率时，通常把风速的间隔定为1m/s；

5、•风速在某一时间段平均，如10分钟；•按风速的大小，落到哪个区间，哪个区间的累加值加1。•把个区间出现的次数除以总次数即得风速频率。根据风况曲线通常可以看出：•一年之中有多少时间低于起动风速而无法起动？•有多少小时可以达到额定出力？•取多大的切出风速较合适？可见，风频特性和风况曲线是开发风能的重要原始资料和依据。三、风能与风能密度•风能——风的动能。•计算一年中风能的大小，要考虑风速的分布情况，而不能简单使用年平均风速。•年有效风能——起动风速到切出风速之间的风能。•有效风能密度——年有效风能除以年有效风速的持续时间。33第二章风力

6、机空气动力学基础序言¨风力发电机工作过程描述¨风力发电机（以下简称风力机）是一种将风能转换为电能的能量转换装置。33风力机系统结构第一节：空气动力学的基本概念一、流线¨气体质点：体积无限小的具有质量和速度的流体微团。¨流线：——在某一瞬时沿着流场中各气体质点的速度方向连成的一条平滑曲线。——描述了该时刻各气体质点的运动方向：切线方向。——一般情况下，各流线彼此不会相交。——流场中众多流线的集合称为流线簇。如图所示。¨绕过障碍物的流线:——当流体绕过障碍物时，流线形状会改变，其形状取决于所绕过的障碍物的形状。33¨不同的物体对气流的阻

7、碍效果也各不相同。考虑这样几种形状的物体，它们的截面尺寸相同，但对气流的阻碍作用（用阻力系数度量）各异。二：阻力与升力¨阻力：当气流与物体有相对运动时，气流对物体的平行于气流方向的作用力。¨升力：先定性地考察一番飞机机翼附近的流线。当机翼相对气流保持图示的方向与方位时，在机翼上下面流线簇的疏密程度是不尽相同的。——根据流体运动的质量守恒定律，有连续性方程：A1V1=A2V2+A3V3其中A、V分别表示截面积和速度。下标1、2、3分别代表前方或后方、上表面和下表面处。——根据伯努利方程：P=P0+1/2*rV2有：气体总压力=静压力+

8、动压力=恒定值33考察二维翼型气体流动的情况。——上翼面突出，流场横截面面积减小，空气流速增大，即V2>V1。而由伯努利方程，必使：P2