风轮、风力发电机组、发电系统及风轮半径的确定方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107944153A(43)申请公布日2018.04.20(21)申请号201711223530.2(22)申请日2017.11.28(71)申请人华北电力大学地址102206北京市昌平区朱辛庄北农路2号(72)发明人张照煌(74)专利代理机构北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙)11371代理人符莹莹(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书1页说明书9页附图4页(54)发明名称风轮、风力发电机组、发电系统及风轮半径的确定方法(57)摘要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。该风轮的半径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，ne表示风轮转速。该风轮，包括轮轴以及安装于轮轴上的叶片。该风力发电机组，包括所述的风轮。该发电系统，包括所述的风力发电机组。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。CN107944153ACN107944153A权利要求书1/1页1.一种风轮，其特征在于，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，ne表示风轮的额定转速。2.根据权利要求1所述的风轮，其特征在于，包括轮轴以及安装于轮轴上的叶片。3.根据权利要求1所述的风轮，其特征在于，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。4.一种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求1-3中任一所述的风轮。5.一种发电系统，其特征在于，包括如权利要求4所述的风力发电机组。6.一种风轮半径的确定方法，其特征在于，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ne；根据等式：计算得出风轮的半径R。7.根据权利要求6所述的风轮半径的确定方法，其特征在于，通过测风仪获取本地的额定风速v1。8.根据权利要求6所述的风轮半径的确定方法，其特征在于，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NE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。9.根据权利要求8所述的风轮半径的确定方法，其特征在于，流过风轮的环状流体向风轮释放的功率NE的计算公式由公式NE＝Eρgq得出，其中，E表示环状流体输送给风轮的叶片的能量。10.根据权利要求9所述的风轮半径的确定方法，其特征在于，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。2CN107944153A说明书1/9页风轮、风力发电机组、发电系统及风轮半径的确定方法技术领域[0001]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[0002]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[0003]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。[0004]本发明提供了一种风轮，所述风轮的半径R，满足下列等式：[0005][0006]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，[0007]ρ表示空气密度，ne表示风轮的额定转速。[0008]进一步地，包括轮轴以及安装于轮轴上的叶片。[0009]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。[0010]本发明还提供了一种风力发电机组，包括所述的风轮。[0011]本发明还提供了一种发电系统，包括所述的风力发电机组。[0012]本发明还提供了一种风轮半径的确定方法，包括以下步骤：[0013]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ne；[0014]根据等式：计算