风电站风轮翼型绘制及风电场机组布置设计

风电站风轮翼型绘制及风电场机组布置设计

摘要

风能曾是蒸汽机发明之前最重要的动力，数千年前就有了帆船用于交通运输，后来有了风车用来磨面与抽水等。近年来，由于传统能源逐渐枯竭、对环境污染严重，风能作为清洁的新能源得到人们的重视。风能作为一种重要的可再生能源，日益受到人们的重视。水平轴风力机是当前使用最为广泛的风力发电装置，而水平轴风力机气动性能很大程度上取决于其风轮叶片的翼型设计。因此，翼型设计是风力发电机设计的一个重要组成部分。另外，对于一个面积一定的风电场风机的布置也会影响风能利用的效果。本设计根据实际测风资料、相关气象数据以及周边地理环境，对XX风电站的风轮进行设计，设计结果为：单机容量90千瓦，叶片数3个，叶片长15米。根据有关原则，对风电场机组进行了布置，排列方式为：机组数为30台，在平行于主风向方向上，风电机组间的距离保持7倍叶轮直径的距离，即210米；在垂直于主风向方向上，风电机组间的距离一般保持4倍叶轮直径距离，即120米。

关键词：风力发电机风电场设计叶片翼型。

摘要 2

前言 4

目录 5

1. 设计总说明 1

1.1概述 1

1.2目的 1

1.3原始资料 1

1.3.1风电站名称 1

1.3.2电站地理位置 1

1.3.3电站任务 1

1.3.4电站所在地近三年风速、风向资料 1

1.3.5风电机组已知参数资料 2

1.3.6地质概况 3

1.3.7风电站所在地环境条件 3

2 计算书 4

2.1风轮叶片设计 4

2.1.1由平均风速Vm求额定风速V 4

2.1.2叶尖速比，叶片个数K的确定 5

2.1.3单个叶片面积 6

2.1.4风轮转速n 6

2.1.5增速比i 7

2.1.7叶片不同半径处对应的迎风角 8

2.1.8不同半径处的弦长 9

2.1.9叶片平均弦长 12

2.1.10验算叶片面积 12

2.1.11升力曲线的平均斜率 13

2.1.12展弦比 13

2.1.13平均攻角 13

2.1.14叶片从转动中心到叶尖不同位置的所对应的叶片实际安装角 13

2.1.15翼型尺寸的确定 14

2.2风电场机组布置 29

2.2.1尾流的影响 29

2.2.2客观条件限制 30

2.2.3地形条件 30

2.2.4障碍物影响 31

3 总结 34

3.1风轮及叶片参数 34

3.1.1相关数据 34

3.1.2叶片沿展向不同半径处翼型的弦长、安装角及翼型尺寸 34

3.2风电场机组布置方案 49

致谢 51

参考文献 52

前言

随着能源和环境问题的日益严峻，世界各国竞相大力发展可再生能源，以达到改善能源结构，减轻环境污染，实现可持续发展和提高人民生活质量的目的。其中，风能是非常重要并储量巨大的能量，是安全、清洁、充裕、稳定的能源。目前，风力发电已成为风能利用的主要形式，受到世界各国的高度重视，而且发展迅速，已经成为国内外能源工业关注的一个热点。

把风能转换为电能必须借助风力发电机组，按照风轮轴布置方向的不同，风力发电机组可分为竖轴风机和水平轴风机，水平轴风力机是当前使用最为广泛的风力发电装置，而水平轴风力机气动性能很大程度上取决于其风轮叶片的翼型设计。因此，翼型设计是风力发电机设计的一个重要组成部分。另外，对于一个面积一定的风电场风机的布置也会影响风能利用的效果。

本设计分为三章，第一章为设计总说明，主要说明本设计的目的和原始资料。第二章为设计计算书，内容包括两大部分，分别为风轮叶片设计和风电场机组布置。第三章为总结，主要是将风轮叶片设计和风电场机组布置的计算成果列出。

参考文献

[1] 王承煦.张源．风力发电．中国电力出版社，2003

[2] 陈雷.邢作霞，潘建，钟明舫．大型风力发电机组技术发展趋势.可再生能源,2003（107）

[3] 姚兴佳.宋俊等.风力发电机组原理及应用.机械工业出版社，2009.6

[4] 叶杭冶．风力发电机组的控制技术[M].北京: 机械工业出版社，2008

[5] 叶运哗．并网型变速风力发电机组的控制技术与策略[J] 哈尔滨建筑大学学报，2002，(06)

[6] 刘竹青.风能利用技术[M].北京：中国农业科学技术出版社，2006