模擬仿真與分析
一、風(fēng)電機(jī)組模型描述
對(duì)某3MW 變速變槳型水平軸風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行仿真分析，其風(fēng)輪基本參數(shù)如表1。
二、額定風(fēng)速下風(fēng)輪葉片最佳安裝角
風(fēng)速為11.5m/s 時(shí)，風(fēng)能利用率隨安裝角的變化，如圖2所示。當(dāng)風(fēng)速、轉(zhuǎn)速不變時(shí)，隨葉片安裝角的變化，風(fēng)能利用系數(shù)呈現(xiàn)先增后減的趨勢。當(dāng)安裝角為-1°時(shí)風(fēng)能利用率最大，此時(shí)風(fēng)能利用率為0.483，安裝角超過±5°后，風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)能利用率明顯下降。
三、三種條件下翼型的氣動(dòng)性能
本文通過將葉片安裝角分別設(shè)置為-2°、0°、2°時(shí)來模擬葉片安裝誤差，進(jìn)而分析比較葉片安裝誤差對(duì)風(fēng)電機(jī)組性能參數(shù)的影響。作為葉片翼型氣動(dòng)性能的主要參數(shù)，升力系數(shù)和阻力系數(shù)的變化會(huì)影響整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)能利用系數(shù)的變化，從而引起風(fēng)電機(jī)組的功率輸出。圖3 為安裝角度為-2°、0°、2°時(shí)葉片不同截面處升阻力系數(shù)的變化情況。
四、安裝角變化對(duì)風(fēng)能利用系數(shù)和功率的影響
根據(jù)上述三種不同情況下葉片翼型的氣動(dòng)參數(shù)，利用葉素動(dòng)量理論及其修正理論，仿真此風(fēng)電機(jī)組安裝角度為-2°、0°、2°時(shí)的風(fēng)能利用系數(shù)曲線，如圖4 所示。升力系數(shù)與阻力系數(shù)的變化將引起風(fēng)能利用系數(shù)降低。通過表2 可知，葉片安裝角為0°時(shí)，達(dá)到額定功率時(shí)風(fēng)速為11.5m/s 。而葉片安裝角變化時(shí)，使阻力系數(shù)有所增加，從而減少了功率的輸出，此時(shí)風(fēng)電機(jī)組達(dá)到額定功率時(shí)的風(fēng)速至少為13m/s 。在額定風(fēng)速以下每個(gè)風(fēng)速段輸出功率損失率最大可達(dá)到8.24% 。
