[发明专利]风力发电叶片桨矩角的确定方法

说明书

本发明公开了属于风力发电技术领域的一种风力发电叶片桨矩角的确定方法。该方法基于风轮上考察叶素某微段速度分析分解的几何关系，根据风力机叶片不同区域对翼型的要求不同，选择合适的翼型，根据风能利用最大化为目标，直接建立了风电叶片桨矩角沿叶片半径变化的公式，确定翼型沿叶片展向的布置；再以每一叶素处取得最大风能利用系数为目标，推导出相应的计算公式，通过优化计算，获取每一叶素处翼型的桨矩角。本发明不仅提高了叶片桨矩角的精确性，还有效提高了风能利用率。一般估算，在相同风况条件下，此方法确定的叶片桨矩角，风能利用率可提高近3％。

技术领域

本发明属风力发电技术领域，特别涉及一种风力发电叶片桨矩角的确定方法。

背景技术

目前，风力发电叶片桨矩角的确定一般是通过将叶片分段，并将每个截面作为一个叶素，根据风力机叶片不同区域对翼型的要求不同，选择合适的翼型，即确定了翼型沿叶片展向的布置；再以每一叶素处取得最大风能利用系数为目标，通过优化计算，获取每一叶素处翼型的桨矩角；最后通过修形使各翼型光滑联接。

发明内容

本发明的目的是提出一种风力发电叶片桨矩角的确定方法，其特征在于，基于风轮上考察叶素某微段速度分析分解的几何关系，根据风力机叶片不同区域对翼型的要求不同，选择合适的翼型，根据风能利用最大化为目标，直接建立了风电叶片桨矩角沿叶片半径变化的公式如下：

式中：V_rr为距离风轮旋转中心为风轮半径r处的空气相对于风轮叶片的流动速度，其中，说明；第一个角标r表示“相对”运动，第二个角标r表示“位置”为距离风轮旋转中心的距离＝风轮半径r；

V_er为将距离风轮旋转中心为风轮半径r处的空气看做风轮部分所具有的速度，即此处空气的牵连运动速度，

V_a为空气的绝对运动速度，即风速；

式中：为矢量间的夹角；

式中：ω为风轮转速；

亦即

因为

将式(4)代入式(5)，得

亦即

在上述各式中，V_rr为入流风速；V_a为空气绝对运动速度；V_rc为出流风速； V_rz为出入流风速变化量在风轮旋转轴线z轴上的投影；V_ra为出入流风速变化量； V_rx为出入流风速变化量在该点牵连运动速度方向x轴上的投影；ω为风轮旋转角速度；为矢量间的夹角；