如何选择适合的叶片翼型？

叶片翼型基本上可分为平板型、风帆型和扭曲型。在确定叶片翼型的同时，必须注意到翼型的升阻比。对于风力发电机组风轮叶片的翼型，基本上都采用美国国家航空咨询委员会及航天局给出的翼型。1933年，美国国家航空咨询委员会发表了经大量试验后得出的具有重大意义的115种系列叶片翼型，表示为NACA□□□□。如NACA23012，第一位数表示拱度f=2%，第二、三位表示拱度位置坐标的2倍，xf=15%，后边的两位数表示翼型的最大厚度t=12%。

理论教育 2023-06-17

叶片转矩、功率及效率计算分析

dFLt=dFL·sin dFDt=dFD·cos dFLn=dFL·cos dFDn=dFD·sin 图3-13 叶片翼型受力分析1）使风轮转动的力的积分元dFn由下式给出：2）叶片受到推力的积分元为3）叶片转矩由下式求得：式中 ri——叶片积分元距叶片转动中心的距离，单位为m。5）叶片转动时所形成的反转矩M′n（N·m）由下式求得：当有K个叶片时，式右边应乘以K。8）风轮接受风能的效率由风轮接受风能及转换成风轮有效功率来决定的。

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降低风电成本，实现与水电成本同级

风力发电机组的制造成本还有下降的空间。在中国，20世纪90年代，风电成本1.2元/kWh，到2010年下降到0.5～0.6元/kWh，与中国长江以南的火电成本相当。风电成本应降到0.3～0.5元/kWh，达到北方火电成本以下，甚至达到中国北方水电的成本，才能使风电更具竞争力。为了匹配风轮转速不得不采用大增速比的增速器，大增速比的增速器造价昂贵，使风力发电机的制造成本升高；大增比的增速器寿命短。增速器的消耗又使用户的使用成本升高。

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风力发电机效率及相关参数解析

风力发电机组的全效率包括风能利用系数CP，机械传动效率η1和发电机的效率η2。而机械传动效率η1又包括风轮轴的传动效率η3、增速器的传动效率η4和联轴器的传动效率η5。风轮接受风能，其风能利用系数CP=0.2～0.44，到目前为止：尚没有风力发电机组风轮的风能利用系数达到或超过0.44的。混合式风力发电机组由于增速器的增速比只有i=3.5～7.5，其机械传动效率可达到99%，其全效率比传统式风力发电机组高4%～7%。

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解析传统式水平轴风力发电机组的增速器

传统式水平轴风力发电机组的增速器是将风轮的低转速提高到发电机的转速，并通过联轴器驱动发电机的装置。由于增速器的增速比大，国内外通常采用一级行星与二级圆柱或二级行星与一级圆柱齿轮的传动方式。传统式水平轴风力发电机组的增速器造价昂贵，寿命短，使用户的使用成本高。传统式水平轴风力发电机组的增速器的形式有很多种，进入21世纪，以风轮轴与增速器为一体的居多。

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直驱式风力发电机组的结构和特点

所谓直驱式水平轴风力发电机组就是风轮直接驱动多极发电机的风力发电机组。直驱式风力发电机组主要是由风轮和置于轮毂内的变桨距功率调节系统、多极永磁发电机、制动器、机舱、调向系统、液压系统、冷却系统、配电箱、起重机、塔架等组成。发电机直驱式风力发电机组用发电机基本上都是多极永磁发电机，多极永磁发电机有内转子和外转子两种结构形式。

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不同大小风力发电机组的功率分析

现在中型风力发电机组多以离网形式独立运行，单独为地处风能资源区而电网又达不到农、牧场、村屯、嘎叉、苏木、海岛的农民、牧民和渔民的生产生活提供电力，或与风力发电、柴油机发电、太阳能发电互补成为独立电网为电网达不到的风能资源区的农民、牧民、渔民提供生产和生活用电。大型风力发电机组功率大于100kW的风力发电机组称作大型风力发电机组。

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风电将引领中国未来能源革命

中国自20世纪90年代开始购入工业发达国家的风力发电机组建风电场用于并网发电，并引进技术，经消化、吸收，达到自行生产水平轴并网风力发电机组的水平。风电的快速发展也催生了一大批制造风力发电机组和生产风力发电机组零部件的企业，至2011年已达到600余家，使中国发展风电有了基础的装备企业。中国地域辽阔，风能资源丰富，中国风电未来前景光明，前途广阔。

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叶片转动的阻力和升力

与此同时，流经叶片上、下表面的空气流对叶片转动也形成阻力FD，它是阻碍叶片旋转的力，也是形成风轮反转矩的力。在描述不同叶片翼型的升力和阻力时，通常用无量纲的升力系数和阻力系数来表示升力和阻力的大小。叶片升力FL随迎角α的增加而增加，而阻力FD随迎角α的增加而减小。

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机械制动器分类与应用

机械制动有很多种。1）按制动形式可分为带式、块式及钳式制动器等，见表4-1。表4-1 制动器的结构形式及特点和应用2）制动器按驱动方式可分为电磁驱动、液压驱动、压缩空气驱动和液压—电动等方式。常开式是指制动器的闸瓦或闸钳常开，不制动。常闭式制动器就是得到驱动动力时，制动器的闸瓦或闸钳是开着的，处在非制动状态。

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风力发电机组并网技术探析

传统式风力发电机组基本采用感应异步发电机，它的并网方式有5种。在异步发电机并网之后，达到稳定运行状态时，应将其迅速切除。异步发电机三相绕组输出端都串接一只双向晶闸管，双向晶闸管由触发控制器来控制其导通角，而触发控制器则由风力发电机组的计算机来控制。随着科技的发展和进步，直驱式风力发电机组的同步永磁发电机的并网已采用了大规模低压IGBT模块和先进的PWM多重化叠加技术，实现了PWM整流和逆变。

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风力发电机组的应用与发展

至2011年，中国风电累计装机容量达到52800MW，成为世界第一风电大国。世界风电装机容量持续快速增长，促使风力发电机组的制造业在不断地发展壮大。同时，也不断地对风力发电机组的利用率、效率、安全性、可靠性、寿命及并网技术提出新的要求、风电机组的功率、性能得到很大的提高。中国风力发电机的制造成本也由20世纪90年代的1.2万元/kW，降到2011年的5000～6000元/kW，风电成本也由20世纪90年代的1.2元/kWh降到2011年的0.5～0.6元/kWh。

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风能利用的历史与发展简述

人类很早就开始利用风能了，在公元前200年就有人类利用风能的记载。中国、伊拉克、埃及都是最早利用风能的国家。人类利用风能，经历了一个漫长而曲折的历程。进入19世纪，北欧及美国对风能的利用还占有其总能耗的30%左右。第一次世界大战之后，能源短缺，丹麦仿造飞机的螺旋桨制造了二叶、三叶高速风力发电机用来并网发电，虽然装机容量不足5kW，但却开创了人类利用风能发电的先河。

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风力发电的重要性及前景

电是由火电、水电、核电、风电及太阳能发电构成的。在核电站的运行中，一旦发生核泄漏事故将会导致核灾难。面对经济发展和民生需求，对电力的需求逐年增加。中国是发展中大国，人口拥有13.4亿之众。至2011年，中国风电累计装机容量达到了62000MW。据中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会和国际环保绿色和平组织预测，到2020年中国风电可达到2.3亿kW，相当于13个三峡电站，总发电量可达4649亿kWh，相当于取代200个年发电量23.245亿kWh的火电厂。

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现代风力发电机组简介

同时，这些风力发电机组制造商自身也得到了发展和壮大，成了跨国公司。中国在20世纪90年代开始购入风力发电机组建风电场，而后又引进技术经消化、吸收，开始制造风力发电机组。中国第一个涉足风力发电机组制造业的是新疆“金风”，自1997年引进600kW风力发电机组生产许可证开始生产600kW、750kW风力发电机。中国已形成风力发电机组制造的新兴机械制造业。

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风力发电机组设计程序与关键参数解析

风力发电机组的设计是很复杂的、涉及面较广的综合性设计。在风力发电机组的设计中所涉及到的学科、知识、资料和信息也是多方面的。为了使风力发电机组的设计达到预先确定的经济和技术指标，即为了保证风力发电机组设计、制造、试验成功，应遵循一定的设计程序。设计的风力发电机组使用方便，故障少，维护容易，利用率高，维护费用少，用户的使用成本低。

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