大氣湍流對(duì)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能的影響

1、ImpactofambientturbulenceonperfmanceofasmallwindTurbine大氣湍流對(duì)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(cè)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(xiàng)數(shù)據(jù)，都會(huì)被運(yùn)用研究。此項(xiàng)研究是關(guān)于：環(huán)境湍流水平對(duì)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(huì)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(shí)，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(huì)發(fā)生在陣風(fēng)湍流啟動(dòng)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(gè)2秒的時(shí)差；只持續(xù)1秒的瞬時(shí)風(fēng)速變化并不會(huì)導(dǎo)致能量產(chǎn)生，但是持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的風(fēng)速變化會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)可觀(guān)的能量。1、介紹。即將到來(lái)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(shí)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(shù)木或其他障礙物時(shí)，這個(gè)現(xiàn)象會(huì)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(gè)開(kāi)放的野外工地時(shí)大許多倍。[8]當(dāng)一個(gè)小型發(fā)電機(jī)在高湍流強(qiáng)度環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試時(shí)，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)暫時(shí)關(guān)閉的原因：多數(shù)情況下高陣風(fēng)速超過(guò)限制。[9]Smith長(zhǎng)期在國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室收集小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能測(cè)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(shí)，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(gè)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(huì)隨著湍流強(qiáng)度增強(qiáng)而增強(qiáng)的趨勢(shì)。本次實(shí)驗(yàn)研究的目的是：在具有代表性的開(kāi)放環(huán)境中，確定不同湍流程度對(duì)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(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。以此來(lái)探究湍流程度對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的影響。2、方法論一個(gè)BergeyXL.1小

5、型風(fēng)力發(fā)電機(jī)被應(yīng)用這項(xiàng)研究。這個(gè)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(gè)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(jiǎn)單；之前的廣泛的應(yīng)用過(guò)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(gè)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，