[发明专利]风力发电机组风轮直径的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种风力发电机组风轮直径的确定方法。

背景技术

对于风力发电机组设计者来说，确定风力发电机组的风轮直径是概念设计阶段非常核心的问题，一旦风轮直径设计选择失误，与市场需求偏差较大，则整个的设计工作都可能要推倒重来，因此如何正确选择和确定所设计的风力发电机组的风轮尺寸，或给出一个准确的尺寸范围，是一个非常重要和亟待解决的问题。

目前，国内主流机型为1.5MW风力发电机组，在国内外各类风资源环境中的应用非常普遍，对应各类风资源的风轮直径已经逐步趋于成熟化和系列化，但是2MW、2.5MW、3MW、5MW、6MW等机型开发时的风轮直径的选择一直是困扰设计师的一个问题，目前一些公司是根据国外厂家或其它公司的的叶片尺寸来直接应用，而由于不同叶片设计者设计叶片的参数、翼型等的不同，这种简单参照同类叶片的做法有较大的风险。

因此，鉴于1.5MW的风力发电机组可以基本涵盖我国各地的风资源条件的，如何以1.5MW风力发电机组的风轮直径尺寸为基础，来确定其它风力发电机组的风轮直径尺寸，成为本领域针对风机直径尺寸选择方法的一个研究方向。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种风力发电机组风轮直径的确定方法，使其以1.5MW风力发电机组的风轮直径尺寸为基础，来确定其它风力发电机组的风轮直径尺寸，从而克服现有的风力发电机组风轮直径的确定方法的不足。

为解决上述技术问题，本发明一种风力发电机组风轮直径的确定方法，包括以下步骤：

A.以相同外部风资源条件下的已知风力发电机组作为参照机组；

B.计算待设计机组的风轮直径，计算公式为

D_B1=D_A·(P_EB/P_EA)^1/2·（η_A/η_B）^1/2·(C_PA/C_PB)^1/2，

其中，D_B1为计算得到的待设计机组的风轮直径，D_A为参照机组的风轮直径，P_EB为待设计机组的发电功率，P_EA为参照机组的发电功率，η_A为参照机组从气动输出功率到发电上网的总效率，η_B为待设计机组从气动输出功率到发电上网的总效率，C_PA为参照机组的叶片气动效率，C_PB为待设计机组的叶片气动效率；

C.通过迭代计算，对步骤B得到的待设计机组风轮直径进一步修正，公式为

D_B2-=D_A·(P_EB/P_EA)^1/2·（η_A/η_B）^1/2·(C_PA/C_PB)^1/2·((2M+D_A)/(2M+D_B2-（n-1）))^1.5α，

其中，n为迭代次数，D_B2-n为进一步修正后的风轮直径，D_B2-（n-1)为上次迭代的风轮直径值，D_B2-0=D_B1，M为风轮最低点与地面的距离，α为风切变指数。

作为本发明的一种改进，所述的迭代次数随待设计机组的发电功率的增大而增大。

采用这样的设计后，本发明以1.5MW风力发电机组的风轮直径尺寸为基础，来确定其它风力发电机组的风轮直径尺寸，从而可正确选择和确定出适应我国各地的风资源条件的风力发电机组的风轮尺寸，为机组设计提供重要依据。

具体实施方式

本发明风力发电机组风轮直径的确定方法，是以相同外部风资源条件下已知的模版风力发电机组作为参照机组（即机组A），来计算待设计机组（即机组B）的风轮直径D_B。

风力发电机组的气动功率是由以下公式给出：

P=1/2·π·ρ·(D/2)²·V³·C_p         (1)

则有：