基于容量系数的风力发电机组选型研究

摘要

风能绿色环保,可再生而且储量巨大,与自然界其它的能源如煤、石油和天然气等相比,风能资源不会随着其本身的利用和转化而减少,实质是由太阳能转变得到。所以风力发电是一种几乎无污染无排放的发电方式,如今是环境友好型发电的最大来源,同时与其它对自然界没有负面影响的能源,如潮汐、波浪和太阳能等相比,风力发电的效率也是最高的,具有与常规发电方式可以相比的竞争力。
　　在风力发电场的设计研究中,最基本的要求是高效地利用风能,用最少的投资产生最大的经济效益。而实现这一要求的主要方法就是使风力发电机组和风力发电场能够最佳匹配,即风力发电机组的合理选型。目前国内外有着多种多样的选型方法可供参考,本文在现有研究方法的基础上,考虑到容量系数的大小直接决定了风能利用率和风电成本,所以对基于容量系数的风力发电机组选型的原理和计算方法做了深入的研究。通过分析容量系数的计算原理,利用实例计算充分地证实了利用容量系数进行风力发电机组选型相对简便和准确,有着很高的实用价值。通过实例仿真得出了风力发电机组的参数对容量系数的影响很大,对于特定的风速观测点,风力发电机组的选型不能仅仅根据其容量的大小,否则将会严重地影响到风电场运行后的经济效益。
　　在容量系数的计算分析中,传统的计算方法并没有充分地考虑到风力发电机组输出特性选择不同的函数对计算结果的影响,因而不能很准确地进行风力发电机组选型。基于这一点,本文首次充分考虑到了风力机输出特性选择不同的函数会对容量系数的计算结果造成较大的影响,在计算容量系数的时候,对风力发电机的输出特性分别选用线性函数、二次函数和三次函数,选取我国云南地区典型的10个风速观测点和22种代表性很强的风力发电机组进行实例计算分析,仿真表明:风力发电机输出特性选取不同的函数,对容量系数计算结果的影响很大,而且也间接的证明了风力发电机组实际的风速.功率关系曲线分布在很宽的范围内,而并不是一条单值曲线。此文的计算分析结果对风力发电技术的研究具有一定的理论意义和实用价值。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 风力发电发展现状

1.2.1 世界风力发电的发展现状

1.2.2 中国风力发电的发展现状

1.3 风力发电机组选型的研究现状及其评价

1.4 本文研究的主要内容及方法

第2章 风及风能资源的基本理论

2.1 风能的产生与利用

2.2 风速的分布特性函数

2.2.1 风速的相关概念和测量

2.2.2 风速的分布特性

2.3 威布尔分布函数的参数估计

2.3.1 利用最小二乘法估计威布尔分布的参数

2.3.2 利用方差估计威布尔分布的参数

2.3.3 利用平均风速和标准差估计威布尔分布的参数

2.3.4 利用平均风速和最大风速估计威布尔分布的参数

2.4 风能资源的相关计算

2.4.1 风能公式

2.4.2 风能功率密度的计算

2.4.3 风能可利用时间

2.5 风能资源评估简介

2.6 小结

第3章 风力发电机的基本原理

3.1 风力发电机的工作原理

3.1.1 工作原理简介

3.1.2 风轮空气动力学的几何定义

3.2 风力发电机的种类

3.2.1 水平轴风力发电机

3.2.2 垂直轴风力发电机

3.3 风力发电机的主要组成s

3.4 风力发电机的功率及其计算

3.4 小结

第4章 风力发电机组的选型研究

4.1 风力发电机组的选型原则

4.2 风力发电机组输出特性的研究

4.2.1 风力发电机的相关参数

4.2.2 风力发电机组的功率输出特性

4.3 容量系数的定义及计算

4.4 基于容量系数的风力机选型原理及方法

4.5 实例计算与对比分析

4.5.1 实例的选择和说明

4.5.2 容量系数的计算

4.5.3 计算结果的比较分析

4.6 小结

第5章 输出特性函数的选取对容量系数计算的影响

5.1 计算原理

5.2 实例计算与对比分析

5.3 小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间科研成果简介