槳距角和材料對風力發(fā)電功率的影響

1、    槳距角和材料對風力發(fā)電功率的影響    李契 吳昌義 付雯靜 楊珂摘 要：本工作根據(jù)自制的yfl-1型多功能風力發(fā)電實驗儀研究了影響風機輸出功率的影響因素，為了弄清影響風力發(fā)電實驗儀各個因素對輸出功率的作用效果，得出了不同的風速對輸出功率的效果顯著，并自制了30°和60°漿距角的葉片，進行實驗比較，同時制作料鎂合金和鋁合金的風輪葉片，進行相關(guān)的實驗研究，澄清了風輪葉片的風速、風輪葉片的槳距角、葉片材料對風力發(fā)電輸出功率的影響的規(guī)律，能夠指導進行風力發(fā)電實驗設(shè)備的開發(fā)和研究。關(guān)鍵詞：風力發(fā)電 實驗儀 輸出功率 風速 槳距角：tm

2、614 ：a ：1672-3791（2018）07（c）-0036-021 論文研究背景及研究意義風能是可再生的清潔能源，資源分布廣、總儲量巨大，在一定的技術(shù)條件下，風能可作為一種重要的能源得到開發(fā)利用。隨著對環(huán)境的保護更加重視，作為環(huán)保型能源的風能，未來的發(fā)展前景更為可觀1。對風力發(fā)電實驗儀的研制，特別是對風力發(fā)電實驗儀的輸出功率的研究，取得了一些實驗和理論成果。耿耀輝等人2進行風輪葉尖速比與實驗儀輸出功率關(guān)系實驗，分析了影響實驗儀輸出功率的因素。但是在葉片的材料和漿距角對輸出功率的影響上，目前在國內(nèi)報道的比較少3。本項目將風力發(fā)電實驗儀進行了改進和設(shè)計，設(shè)計出不同材料和槳距角的葉片，并研究

3、了其對風力發(fā)電輸出功率的影響。2 研究過程和方法本工作的所有的測量全部在自制的yfl-1型多功能風力發(fā)電實驗儀上進行，采用兩種不同漿距角和鎂以及鋁材料的葉片，進行實驗。風機電壓是220v，負載正常工作后為5v，電流為1a，風速測量采用風速儀進行測量。3 實驗結(jié)果和討論3.1 風速對風力發(fā)電機輸出功率的影響用風速儀測量出軌道上不同在位置的風速，移動風力發(fā)電滑塊到不同風速位置上，觀察不同葉片轉(zhuǎn)動時雙顯表上的電流電壓大小，將測試數(shù)據(jù)記錄匯總并得到圖1。由此可見，在風速較小時，由于摩擦阻力或其他阻力導致的內(nèi)部阻礙作用，輸出功率幾乎為零。在風速超過4m/s之后，發(fā)電機的輸出功率隨風速的增加而增加，輸出功

4、率與風速是成正相關(guān)的關(guān)系。3.2 葉片特性對風力發(fā)電機輸出功率的影響該實驗采用控制變量法，在測量風速與風力發(fā)電機輸出功率關(guān)系時以型號為1，葉片數(shù)量為6、槳距角為30°，葉片長度為17.5cm的鋁制和鎂制風輪葉片進行實驗對比。3.2.1 葉片槳距角對風力發(fā)電機輸出功率的影響將測試數(shù)據(jù)記錄匯總得到圖2。由圖2可以得出，槳距角對風機的輸出功率無較大影響。不同風速下，槳距角為15°時的風機輸出功率略大于槳距角為30°時的風機輸出功率，尤其在風速較強時，更加顯著。經(jīng)過分析，認為不同的槳距角直接決定的是葉片迎風面積的大小，可能在高風速時，面積越打，輸出功率越高。3.2.2 葉

5、片材料對風力發(fā)電機輸出功率的影響其他變量不變，設(shè)計了鎂和鋁不同材料葉片下的發(fā)電機輸出功率值，并將數(shù)據(jù)記錄整理得到圖3。由此可見，鋁制葉片相比于鎂制葉片，其風機輸出功率略高。相對而言，可能密度越大的材料的輸出功率越大。而且，這種差距在風速越大的時候，表現(xiàn)的越顯著。4 結(jié)語經(jīng)過分析和整理，最終我們認為風速和葉片的材料對風力發(fā)電儀的輸出功率產(chǎn)生影響。其中風速是直接影響輸出功率的主要因素之一。另外，通過對葉片特性的分析，認為葉片槳距角對輸出功率影響不大，而葉片的材質(zhì)會產(chǎn)生顯著影響。影響的具體原因主要是葉片的密度，葉片密度越大，慣性越大，能量損耗越低。參考文獻1 羅承先.世界風力發(fā)電現(xiàn)狀與前景預(yù)測j.中外能源，2012，17（3）：24-31.2 耿耀輝，張穎濤，孫佩雄，