2mw风力发电机组稳态特性研究

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1、第12期机械设计与制造2014年12月MachineryDesign&Manufacture1012MW风力发电机组稳态特性研究祝振鸿，王世杰，许增金(1．沈阳工业大学机械工程学院，辽宁沈阳110870；2．沈阳鼓风机集团有限公司技术发展部，辽宁沈阳110869)摘要：基于经典的叶素一动量理论，考虑了叶尖损失的影响，应用GHBladed软件对某2MW风力发电机组进行了整机模型的构建。通过对风速的设定，研究了风力发电机组的运行特性，同时对稳态功率进行了计算并拟合出关系曲线，得到了风力发电机功率、桨距角、叶轮转速、推力和扭矩随轮毂处风速的实

2、际变化情况以及无量纲系数与叶尖速比之间的关系。所得结果验证了该风力发电机组设计参数的正确性，为同类型风力发电机组的气动设计以及控制策略的制定提供了参考。关键词：叶素一动量理论；GH—Bladed；稳态计算；性能曲线中图分类号：TH16；TK83；TM315文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)l2一O101—04StudyonSteadyCharacteristicof2MWWindTurbineZHUZhen-hong，WANGShi-jie，XUZeng-jin(1．SchoolofMechanicalEnginee

3、ring，ShenyangUniversityofTechnology，LiaoningShenyang110870，China；2．TechnologyandDevelopmentDepartment，ShenyangBlowerWorksGroupCorporation，LiaoningShenyang110869，China)Abstract：Basedontheclassicalbladeelementandmomentum，consideringtheinfluenceoftiPloss，themodelof2MWwindtu

4、rbinesWasestablishedbyGHBladedsofiwole．Theoperatingpe咖伽eofwindpowergeneratorWasanalyzedbysteppingrepresentationwindspeedInaddition，thesteadypowerWascalculatedandthefittingcurveswereobtained，describingtheactualchangeofwindturbinespower，pitch咄，rotorspeed，thrustfoFce，torque

5、andrelationshipsbetweenthedimensionlesscoefficientandspeedratio．Theresultsprovethecorrectnessofthedesignparameter，andprovidebeneficialreferencefortheaerodynamicdesignandthecontrolstrategyofsimilarwindturbines．KeyWords：BladeElementandMomentum；GH-Bladed；SteadyCalculation；P

6、erformanceCurve1引言2风力机空气动力学理论基础风力发电机组是风能利用中最重要的装置，它依靠叶轮将目前，国内外有关大型风力发电机组的气动性能计算有叶风能转化为机械能，最后通过发电机转化为电能。对风力机的空素动量理论(BEM)、计算流体力学(CFD)等方法。叶素动量理论气动力学分析是风力发电机组设计中的一项重要工作，尤其是对形式比较简单，计算量小，便于工程应用同。目前大多数的风力机于大、中型风力发电机组，其意义更为重大r】]。风力发电机组运行稳态性能计算的软件都是基于叶素动量理论开发的。在复杂的自然环境中，所承受的载荷具有随

7、机性和交变性，对整2．1叶片理论模型机的气动陛能和结构疲劳寿命产生很大的影响。风经过叶轮扫略表面时，在叶轮前后产生静态压差，风力机风力发电机的稳态气动性能计算，是风电机组设计和校核吸收能量，将部分风能转变为机械能。在能量转换的过程中忽略不可缺少的一个环节。为了使风力发电机组最有效地吸收风能，风力机设计的问题，对风力机进行空气动力学分析时，采用致动控制系统相应参数的设置也需要借助风力机的气动性能计算结圆盘模型tTl，存在以下公式：果。风力机的稳态气动．陛能计算主要表现为三个随着风速变化而=(1-a)(1)变化的性能指标一功率、扭矩、推力。

8、功率决定了叶轮所捕获风能=(1-2a)(2)的大小，扭矩决定了齿轮箱的尺寸和叶轮驱动相匹配的发电机类式中：～叶轮表面风速；—g始风速(上游风速)；向诱型，推力对叶片和塔筒的结构设计有很大的影响嘲。通过借助风