2kW小型风力发电装置叶片设计与分析

环境污染和资源短缺使风能成为可再生能源开发与应用的主要对象之一。以2 kW小型风力发电装置为例,论述风力机叶片设计过程:使用Profili软件查找在合理的雷诺数范围内叶片的最佳攻角,使用计算安装角和弦长的设计方法使之快速成型;为叶片选择合适的翼型后,基于已经完成的叶片设计参数,借助Excel将叶片各点的平面坐标转换为空间三维坐标,将空间坐标导入SolidWorks完成叶片实体建模;以Glauert模型和Wilson模型为基础计算叶片的各种性能指标,并利用各种修正系数完成修正,得到叶片的气动性能指标;叶片的动力学分析借助ANSYS软件完成。为了避免共振,计算了叶片各阶的频率和振型以及风力机运行时系统的振动频率,计算结果精度较高,为后续设计提供可靠的依据。     

解析我国小型风力发电机产业的误区

我国小型风力发电机产业走过了20多年的历程，回顾这段发展过程，令人感慨万千。     

大型风力发电机旋转叶片结构动力特性分析

大型风力发电机叶片的结构动力特性是叶片结构设计时考虑的重要方面,其固有自振频率对于整个风力机的安全运行具有重要意义。文章基于现代柔性多体动力学理论和有限元数值分析相结合的方法,对5MW风力发电机叶片的固有振动特性进行分析。结合复合材料叶片结构特性及结构参数,建立了5 MW风机复合材料叶片有限元模型,计算了考虑动力刚化及阻尼效应影响下的固有频率和振型,揭示了动力刚化效应对叶片固有频率的影响规律;并结合坎贝尔图,对叶片进行了共振分析,为叶片的结构设计及优化提供了参考依据。     

关于我国可再生能源发电产业的探讨

１我国可再生能源发电产业现状及背景 我国目前已拥有３亿ｋｗ的电力装机．国电公司全额投资、控股或参股的电厂占总装机的一半左右．全国发电量达到１２０００亿ｋＷｈ。其中火力发电量占总发电量的７４．５％,可再生能源发电不足１‰（未包括小水电）．风力发电总装机容量３４万ｋW ,风机国产化率可达４０％以上;太阳能光伏发电总装机容量２万ｋＷ,９个国内生产厂家的年生产能力达１万ｋＷ以上．我国电力行业发展的传统模式是“大机组、大电网,高电压、集中供电”．今后很长一段时间内,还将继续沿着这样的模式发展．但是这种模式是…     

关于我国可再生能源发电产业的探讨

我国可再生能源发电产业现状及背景我国目前已拥有 3亿千瓦的电力装机 ,国电公司全额投资、控股或掺股的电厂占总装机的一半左右。全国发电量达到 1.2万亿千瓦时。其中火力发电量占总发电量的 74 .5 % ,可再生能源发电不足 1‰ (未包括小水电 )。风力发电总装机容量 34万千瓦 ,风机国产化率可达 4 0 %以上 ;太阳能光伏发电总装机容量 2万千瓦 ,9个国内生产厂家的年生产能力达 1万千瓦以上。我国电力行业发展的传统模式是“大机组、大电网、高电压、集中供电”。今后很长一段时间内 ,我国电力行业还将继续沿着这样的模式发展。但是这种模式是…     

我国离网型风力发电行业发展现状

1 概况 近年来,我国小型风力发电机组的生产和推广应用得到了快速的发展.2000年小型风力机年产量为1万多台;2004年突破2万台;2005年突破3万台;2006和2007年更是超过了5万,而在2008年小型风机产量则达到了78411台(表1).装机容量实现72 825 kW,其中出口39 387台,装机容量为51 518 kW,出口到包括亚洲、欧洲、北美、澳洲及大洋洲等46个国家和地区.     

基于重量模型的风力发电机叶片设计问题的研究

以空气动力学、结构动力学和机械工程学为理论基础,分析了影响叶片重量的主要设计因素.在考虑风电机组叶片设计因素的前提下,利用机理分析法建立了风力发电机组叶片的重量模型.通过实际机型的数据验证了模型的合理性,说明利用重量模型研究风电机组设计的方法是可行的.     

我国生物质发电产业现状及建议

生物质发电是目前发展最成熟、规模最大的生物质能利用技术,通过利用生物质燃烧或转化技术实现可燃气体的燃烧发电。文章叙述了我国发展生物质发电产业的意义,概括和总结了国内外在生物质直燃发电、混燃发电和气化发电方面的现状和经验,指出我国生物质发电产业所面临的挑战,最后提出了有关生物质发电产业的商业化建议。     

低风速离网型风力发电机的叶片设计

根据内蒙古四子王旗某地2007年逐月平均风速表选取设计风速为6 m/s,根据某型号300 W交流永磁发电机的输出功率特性,利用Matlab编写的叶片优化设计程序,设计了300 W水平轴风力发电机叶片.通过风轮与发电机的匹配,调整叶片参数,使之在小风时具有较高的风能利用系数,提高风力机的效率,在大风时具有较低的风能利用系数,从而达到大风时限速保护的目的.     

基于旋转软化的风力发电机叶片动力学研究

在考虑旋转软化效应的条件下,研究了风力发电机叶片在不同转动状态下的挥舞、摆振、扭转及耦合振动.结果表明:叶片各阶振动频率随转动速度的增大而增大,旋转软化导致振动频率相应降低;旋转软化对低频摆振的影响很大,对其他振动模态影响较小.随着旋转速度的变化,叶片各阶振动频率的变化幅度也不同,会导致相互之间的耦合振动.耦合振动时,扭转振动模态中含有挥舞振动模态,挥舞振动模态中又含有扭转振动模态.耦合振动具有更大的破坏性.     

大型并网风力发电机的防雷保护

根据风电机组防雷保护和相关行业防雷标准，提出了风电机组防雷区的划分；介绍了风电机组及各部件防雷保护措施；给出了风电机组接地系统等设计方法。     

世界风电发展形势及我国风电制造业面临的机遇

世界风电在近10年取得了飞速发展,在欧洲和美国已经成为新增主力发电电源之一.文章从技术、装备和市场发展等角度总结了世界风电的最新进展,着重介绍了2008年后美国、德国、西班牙等风电大国政策的调整和支持风电发展的实际行动,提出未来世界风电市场潜力巨大,国内风机制造企业应及早准备,积极开拓国际市场.     

大型风机叶片疲劳加载模式的能耗分析

设计了两套风机叶片疲劳加载试验方案:液压缸强迫加载模式和偏心质量块共振加载模式,并给出了两种模式下的能量耗散方程。采用多级载荷加载试验获得沿叶片展向的挠度分布情况和加载点刚度值,通过叶片的自由衰减试验获得阻尼比值。最后对aeroblade1.5-40.3风机叶片进行1个振动周期的能耗计算,得出在相同振幅下,共振加载模式的能耗小于强迫加载模式能耗的1/3。研究结果为后续的风机叶片疲劳加载试验打下基础。     

大型风力机叶片在不同平均风速作用下的挠度及应力分析

利用有限元分析软件对风力机叶片在不同平均风速作用下的挠度和应力进行了分析。采用Davenport脉动风速谱模拟出不同平均风速,并计算出叶片各部位的挠度及其应力分布。计算结果表明,叶片的振动主要以挥舞振动为主,随着工作风速的增大,叶片挥舞振幅增大,叶片承受的mises应力主要集中在叶片迎风面的中部位置。该研究为风力机叶片的安全设计提供了技术参考。     

风力发电机复合材料叶片结构特性分析

随着对风力发电机叶片性能要求的提高,新型复合材料在风力发电机叶片制造中的应用得到了广泛的关注与研究。由于新型复合材料及风力发电机叶片结构具有一定的复杂性,因此风力发电机复合材料叶片的结构特性很难计算。文章基于FAST软件,以1.5 MW风力发电机复合材料叶片为例,运用有限元原理将叶片分成若干叶素面,通过描述各个截面的几何形状、内部结构以及材料等来建立叶片模型,对风力发电机复合材料叶片的结构特性进行了分析研究。     

兆瓦级风力发电机叶片动力学响应分析

应用现代柔性多体动力学和有限元数值分析相结合的理论建立风力机旋转叶片结构的系统动力学方程,并对微分方程数值求解的方法进行了研究;运用Bladed软件对1.5 MW风力发电机进行建模,分析叶片的结构动力学响应,得到系统的固有频率以及正常工况、启动工况和停车工况下3叶片挥舞方向和摆振方向的振动位移情况,判断风力发电机组运行的稳定性。     

3 MW风力机叶片振动特性分析

为防止叶片发生共振、减少叶片挠度、提高风力机发电效率以及风能利用率,文章建立了3 MW风力机叶片模型,分析了风力机叶片的固有频率。当激励频率为1.26 Hz时,叶片发生共振。以年发电量和风能利用率为目标函数,采用多目标遗传算法对3 MW风力机叶片进行优化设计。优化后的叶片发电功率提高了12%左右,风能利用率提高了18%左右;叶片的固有频率明显提高,挠度减少,解决了风力机叶片共振的问题。     

Transformation algorithm of wind turbine blade moment signals for blade condition monitoring

To simplify signal analysis on wind turbine blades and enable their efficient monitoring, this paper presents a novel method of transforming blade moment signals on a horizontal axis 3-blade wind turbine. Instead of processing 3-blade moment signals directly, the proposed algorithm transforms the three sinusoidal signals into two static signals relative to the center of blade rotation through vector synthesis and coordinate transformation, and eliminates frequency components due to blade rotation from the obtained signals. Moreover, as an alternative to a rotational sensor, a blade rotation angle estimator is introduced. Its effectiveness was confirmed through simulations and field tests on an actual wind turbine.     

基于叶素理论的非稳态风轮转矩模型

基于叶素理论,建立在风剪切、风尾流以及塔影效应影响下5 MW风力机叶片转矩特性数学模型,采用分段差分方法拟合风力机升力系数和阻力系数,采用动态尾流模型和差分算法计算诱导速度,通过设定风速得出了叶轮转矩、机械功率等仿真结果,仿真结果验证了理论分析的正确性。研究结果对独立变桨控制器的设计具有参考价值。