大氣湍流對小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能的影響

1、ImpactofambientturbulenceonperfmanceofasmallwindTurbine大氣湍流對小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能的影響關(guān)鍵詞：小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)、湍流、陣風(fēng)、風(fēng)能摘要：用高分辨率風(fēng)速儀測量出的風(fēng)速，記錄BergeyXL.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能。這兩項數(shù)據(jù)，都會被運(yùn)用研究。此項研究是關(guān)于：環(huán)境湍流水平對小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電效能的影響。人們發(fā)現(xiàn)，環(huán)境湍流強(qiáng)度影響能量的產(chǎn)生，但是在不同風(fēng)速下，影響是不同的。在低風(fēng)速下，增大

2、湍流強(qiáng)度可能會增加發(fā)電機(jī)的能量產(chǎn)生。然而，在靠近發(fā)電機(jī)的停止風(fēng)速時，湍流強(qiáng)度提高導(dǎo)致能量產(chǎn)生的下降，這種情況可能會發(fā)生在陣風(fēng)湍流啟動停止的事件中。風(fēng)速變化頻率為1Hz條件下，記錄的調(diào)查結(jié)果顯示：在風(fēng)速發(fā)生變化和能量產(chǎn)生發(fā)生變化之間，存在一個2秒的時差；只持續(xù)1秒的瞬時風(fēng)速變化并不會導(dǎo)致能量產(chǎn)生，但是持續(xù)時間較長的風(fēng)速變化會產(chǎn)生相當(dāng)可觀的能量。1、介紹。即將到來的風(fēng)產(chǎn)生的湍流，能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率產(chǎn)生顯著的影響。在實踐中，往往當(dāng)較小的

3、風(fēng)力發(fā)電機(jī)附近存在建筑物、樹木或其他障礙物時，這個現(xiàn)象會尤為重要。這種情況下，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝可能經(jīng)歷的流入湍流強(qiáng)度的次數(shù)比處于一個開放的野外工地時大許多倍。[8]當(dāng)一個小型發(fā)電機(jī)在高湍流強(qiáng)度環(huán)境下進(jìn)行測試時，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)暫時關(guān)閉的原因：多數(shù)情況下高陣風(fēng)速超過限制。[9]Smith長期在國家可再生能源實驗室收集小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能測試結(jié)果。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)顯示，當(dāng)處于最強(qiáng)和最差湍流水平時，AEP存在9%到32%的差異。大部分風(fēng)力發(fā)電機(jī)

4、在最強(qiáng)湍流和最差湍流這兩個極端情況下，具有較低的AEP值，盡管有數(shù)據(jù)（skystream）表現(xiàn)出AEP會隨著湍流強(qiáng)度增強(qiáng)而增強(qiáng)的趨勢。本次實驗研究的目的是：在具有代表性的開放環(huán)境中，確定不同湍流程度對具有代表性的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能的影響。從1千瓦容量的BergeyXL.1水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)上的儀表中，得到的高分辨率（一分鐘一赫茲）數(shù)據(jù)，并對這個數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。以此來探究湍流程度對風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的影響。2、方法論一個BergeyXL.1小

5、型風(fēng)力發(fā)電機(jī)被應(yīng)用這項研究。這個BergeyXL.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)是逆風(fēng)，額定容量為1.0千瓦的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。它由三個葉片、直徑為2.5米的固定式轉(zhuǎn)子直接耦合為變速永磁交流發(fā)電機(jī)。選擇此發(fā)電機(jī)的原因：其機(jī)械性能和操作系統(tǒng)簡單；之前的廣泛的應(yīng)用過程中，已經(jīng)記錄了其本身性能和操作性能。BergeyXL.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝在一個直徑0.114米、高18米的鍍鋅鋼管傾斜塔上。另外，直徑0.152米、高18米的筒斜式塔安裝在發(fā)電機(jī)北方13.4米處，