[发明专利]风轮、风力发电机组、发电系统及风轮半径的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种风轮、风力发电机组、发电系统及风轮半径的确定方法。

背景技术

目前风力发电机风轮的叶片设计基本通过翼型设计、气动外形设计和修形等步骤完成，但是，这样设计出来的叶片没有根据当地风况、机组出力等情况对叶片进行设计，因此不能实现风能转换的充分和应用的高效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风轮、风力发电机组、发电系统及风轮半径的确定方法，以解决现有技术中的风轮不能实现风能转换的充分和应用的高效的技术问题。

本发明提供了一种风轮，所述风轮的半径R，满足下列等式：

其中，N表示风力发电机组的单机额定出力，v₁表示额定风速，

ρ表示空气密度，n_e表示风轮的额定转速。

进一步地，包括轮轴以及安装于轮轴上的叶片。

进一步地，所述叶片的数量为多个，且多个所述叶片沿所述轮轴的周向均匀分布。

本发明还提供了一种风力发电机组，包括所述的风轮。

本发明还提供了一种发电系统，包括所述的风力发电机组。

本发明还提供了一种风轮半径的确定方法，包括以下步骤：

获取风力发电机组的单机额定出力N，获取本地的额定风速v₁，获取本地的空气密度ρ，获取风轮的额定转速n_e；

根据等式：计算得出风轮的半径R。

可选地，通过测风仪获取本地的额定风速v₁。

可选地，根据风轮正常工作时，流过风轮的环状流体向风轮释放的功率N_E的计算公式：得出风轮获得的总功率的计算公式，然后将风轮获得的总功率的计算公式整理得出：

其中，q表示流入风轮的叶片的空气的流量，v₂表示空气流出风轮的叶片的初始绝对运动速度，w₂表示空气流出风轮的叶片的初始牵连运动速度。

可选地，流过风轮的环状流体向风轮释放的功率N_E的计算公式由公式N_E＝Eρgq得出，其中，E表示环状流体输送给风轮的叶片的能量。

可选地，环状流体输送给风轮的叶片的能量E的计算公式为：

其中，设空气流入叶片的初始绝对运动速度为v₁，空气流入叶片的初始压力能头为p₁，初始流入叶片的空气相对于零位能面的高度为z₁；相应的，空气流出叶片的初始绝对运动速度为v₂，空气流出叶片的初始压力能头为p₂，初始流出叶片的空气相对于零位能面的高度为z₂；环状流体流过风轮的叶片的过程中，损失的能量为∑h。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过考虑单机的额定出力、额度风速、空气密度及风轮转速等因素，以实现在风能利用率最高的情况下确定风轮的半径，使得风轮的叶片设计更合理，符合当地的实际需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中旋转动坐标系图；

图2为本发明实施例中单元体上的压力示意图；

图3为本发明实施例中单元体的几何关系图；

图4为本发明实施例提供的风轮的主视图；

图5为本发明实施例提供的风轮的左视图；

图6为本发明实施例提供的风轮的俯视图。

图中：

200-叶片；201-迎风面；202-背风面；203-轮轴；204-圆环。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。