風力發(fā)電機覆冰條件下的功率特性研究.pdf

1、風力發(fā)電作為清潔、無污染的能源，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益而受到世界各國的重視。風電的快速發(fā)展也帶來一系列問題，高海拔地區(qū)的風電場受低溫的影響會導致風機葉片覆冰，覆冰會改變?nèi)~片形狀，改變?nèi)~片表面流場分布從而影響葉片的風能利用率，進而對風機的輸出功率造成影響。因此研究葉片覆冰對風機輸出功率的影響，對風電場的防冰除冰、提高覆冰地區(qū)風電場的年發(fā)電量十分重要。
　　目前對風力發(fā)電機覆冰的研究多為對小風機的二維仿真研究，三維覆冰仿真研究較

2、少，且很少有試驗對三維仿真結果進行驗證，對中大型風機進行試驗研究更少。本文基于雪峰山覆冰試驗基地建成的300kW風力發(fā)電機覆冰試驗平臺，主要對額定功率為300kW的風力發(fā)電機進行了不同覆冰條件下的三維仿真，利用Fluent軟件模擬計算了風力發(fā)電機在不同霧凇、雨凇覆冰程度下風速、轉(zhuǎn)速、槳距角對風力發(fā)電機輸出功率和轉(zhuǎn)矩的影響，并利用雪峰山基地300kW風力發(fā)電機在自然覆冰環(huán)境下對風力發(fā)電機的功率曲線與轉(zhuǎn)矩曲線進行了試驗驗證，主要成果如下：<

3、br>　?、龠\用流體力學軟件Fluent，基于多重參考系模型(MRF)計算了風力發(fā)電機的靜止域和旋轉(zhuǎn)域，得到風力發(fā)電機未覆冰、不同霧凇覆冰程度和不同雨凇覆冰程度對風力發(fā)電機的輸出功率和轉(zhuǎn)矩影響，并利用雪峰山自然覆冰試驗基地對計算結果進行驗證，結果表明：計算結果與試驗結果變化規(guī)律相同，有較好的一致性。
　?、陟F凇覆冰時，風速越大，風力發(fā)電機的輸出功率也隨之增大，覆冰程度為10％時風機輸出功率較未覆冰時下降約13%，覆冰程度為20%時

4、，風機輸出功率較未覆冰時下降39%，隨著覆冰的加重，風機輸出功率還會繼續(xù)下降。當保持槳距角和風速不變，風機轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的增加出現(xiàn)拐點；槳距角越大，風機的輸出功率和轉(zhuǎn)矩越小。
　?、塾贲「脖鶗r，風機的輸出功率隨風速的增大隨之增加，當槳距角和轉(zhuǎn)速不變時，風速增大到一定程度后基本保持穩(wěn)定；當覆冰程度為5%時，額定風速下風機輸出功率較未覆冰時下降了36.8%，當覆冰程度達到10%時，同等條件下風機輸出功率較未覆冰時降幅達到50%，下降幅度很