Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,中能联创夏晖,风力发电原理,1,风力发电原理,风中蕴含的能量,风电机组将风的动能转化为机械能并进而转化为电能从动能到机械能的转化是通过叶片来实现的，而从机械能到电能则是通过,发电机,实现的动能,空气的质量,空气密度随着空气压力的增大而增大，随着温度的升高而减小：,冷空气比热空气密度大（热气球升空就是利用的这个原理）在普通大气压力和,20C,温度的条件下每立方米空气的质量是,1.204 kg,；在,-10C,的温度下，每立方米空气重,1.342 kg,，比常温下重了,11%,也就是说，同样的风速同样的风电机，,-10 C,冷风比,20 C,热风能够多产生,11%,的电能单位体积的空气，密度大的比密度小的要重，也含有更多的能量高压地区（,1020hPa,）的空气密度比低压地区（,980hPa,）的空气密度大，单位体积重量也大2,风力发电原理,一台,2MW,的风电机叶片半径在,40,米左右。
在普通空气密度下，温度,10C,，风速,6,米,/,秒（,=21 km/h,）的情况下，风电机的功率是,780KW,在这个风速下，每秒流经风电机的空气是,43,吨其中所蕴含的能量相当于一辆小型货车（,2.5,吨重）开,90,公里,/,小时的时候，或者一台小轿车（,700,公斤）开,170,公里,/,小时的时候的能量当风速达到,18,米,/,秒（,=65,公里,/,小时）的时候，每秒流经风电机的空气大约是,110,吨风速增长到,3,倍，但风的功率却要增长到,3,的,3,次方倍，也就是,27,倍这个时候风的功率大约是,21,兆瓦3,风能转化为机械能,升力型和阻力型风力机,风会对切割它移动方向上的任意面积,A,形成一个力，这个力就是阻力阻力型机器利用阻力产生动力4,阻力型风力机,阻力与下面的参数成比例关系：,风速,U,的平方,切割面积,A,该面积的阻力系数,C,D,空气密度,5,阻力型风力机,6,古波斯的风力机,7,阻力型风力机,1922,年，芬兰工程师,S.J.,Savonius,发明了,Savonious,风机,8,阻力型风力机,风杯风速仪也是利用阻力原理来实现的风杯风速计上风杯的,C,D,-,值分别是,1.33,和,0.33,（迎风时和背风时）。
风杯迎风时的阻力要比背风时的阻力大很多，所以风杯风速计才会迎风旋转通过阻力定律来运动的转子无法转动的比风速更快（增速值小于,1,），属于,亚风速转子,这种转子能量损失较大，,功率系数,（流体动力学上的作用参数）非常小波斯风车大概,0.17,，风杯风速计大概,0.08,）,9,升力型风力机,水平轴,HAWT,丹麦理念,上风向恒转速风轮、,失速功率控制、,叶尖气动刹车机械刹车,10,升力型风力机,垂直轴风力机,VAWT,达里厄,Darrieus,11,升力型风力机,水平轴,HAWT,美国多叶片,12,Ref:,www.ifb.uni-stuttgart.de/doerner/edesignphil.html,13,升力型风力机,根据伯努利方程，在同一高度上，叶片的底面或者顶面的动态压力和静态压力和平衡由于顶端的空气流动比底端的快，从而使顶端产生低压，而底部产生高压：这就是飞机飞行的原理，也是风电机叶片转动的原理14,贝茨理论,风电机叶片无法将风能量的,100%,转化为机械能风电机的转化效率是有极限的德国物理学家阿尔伯特贝茨,(1885-1968),在,1920,年计算了风电机转化效率的最大可能值，并在,1926,年公开发表。
理论风能利用系数,（,Betz,极限）,15,贝茨的假定条件,理想风轮：无轮毂、无限多叶片、气流流过风轮无阻力；,气流流过风轮是均匀的，在风轮前后的速度为轴向空气是不可压缩的16,基本原理,风能利用系数,c,p,:,17,基本原理,风电机功率,:,c,p,依赖以下因素,:,尖速比,:,叶片叶尖线速度与风速的比值；,叶片数量：,2-3,片,叶片角度：攻角,翼型设计：优良的翼型提高效率,18,基本原理,理想,Betz,效率,19,C,P,曲线,20,基本原理,：实际各种风机效率,理想值,One blade,Two,blades,Three,blades,Darrieus,Dutch-Type,American,21,。