风力发电DIY之风速与风功率
动手制作制作简易的风车并测试风力
动手制作制作简易的风车并测试风力动手制作简易的风车并测试风力简介:风车是一种利用风力转动的装置,常见于农村和风力发电场,具有环保和可再生的特点。
在本文中,我们将学习如何制作一个简易的风车,并且通过测试不同风力条件下的转动效果来探索风的力量。
材料准备:1. 一张正方形硬纸板(边长约15厘米)2. 一只剪刀3. 一根铅笔或竹签4. 一只小胶圈或胶带5. 一根大头钉6. 一台风力风扇(或者可以用自然环境中的风代替)制作步骤:1. 首先,将正方形硬纸板平铺在桌面上,确保它的边长为15厘米。
2. 用剪刀将硬纸板按对角线剪成两个三角形,使之呈现一个大写字母"X"的形状。
3. 将两个三角形对称叠放,使得它们的顶点在同一点上,并且底边保持平行。
4. 在顶点的位置用铅笔或竹签插入,固定两个三角形,形成一个四翼风车的形状。
5. 使用小胶圈或胶带将纸板与铅笔或竹签固定在一起,确保它们不会松脱。
6. 取出一个大头钉,并将其插入硬纸板的中心点处。
7. 风车制作完成!测试步骤:1. 将风扇或站在自然环境中的风放置在风车前方,并调至适宜的档位或风力。
2. 打开风扇或等待自然风来吹动风车。
3. 观察风车在风力作用下的旋转情况。
4. 比较不同风力条件下风车的转动速度和旋转角度。
5. 根据观察结果,总结不同风力对风车转动的影响。
实验小结:在这个简易的风车实验中,我们可以通过制作风车并测试风力的实验来了解风的力量是如何影响物体转动的。
通过观察和比较不同风力条件下风车的转动情况,我们可以得出以下结论:1. 风力越大,风车的转动速度越快。
2. 风力越小,风车转动的角度会受到限制,转动速度较慢。
3. 风向对风车的转动没有明显影响,只要有风力即可令风车转动。
结论:通过这个简易的风车制作和测试实验,我们对风的力量有了更深的理解。
风力是一种重要的可再生能源,可以利用它驱动风车发电或进行其他机械工作。
这个实验也可以激发我们对环境保护和可持续发展的思考,并促使我们更加珍惜和利用好自然资源。
小学科学实验如何制作一个简易的风力发电机
塑料片:用于制 作风叶和发电机 叶片
胶水或胶带
用于固定叶片和发电机主体
防止叶片和发电机主体松动或脱 落
添加标题
添加标题
连接各部件,保证其牢固性
添加标题添加标题保 Nhomakorabea风力发电机能够稳定运行
LED小灯泡或其他小电器
简介:制作简易风力发电机需要准备LED小灯泡或其他小电器,以便 展示风能发电的原理和应用。
实验观察:观察风力发电机在风 吹下的转动情况
实验结果:风力发电机成功将风 能转化为电能
实验结论:简易风力发电机能够 点亮LED小灯泡或其他小电器, 证明了风能转化为电能的可行性
06
实验总结与思考
实验收获:通过本次实验,我们了解了风力发电机的原理 和制作过程,提高了动手能力和科学素养
实验原理:通过风能驱动扇叶旋 转,进而带动发电机产生电能
纸杯
纸杯可以作为风 力发电机的底座
纸杯可以用来制 作风叶
纸杯可以用来制 作支架
纸杯可以用来制 作电池盒
竹签或塑料吸管
用于制作风叶的支架 连接风叶和发电机 制作简易风力发电机的重要材料之一 可根据实际情况选择合适的长度和数量
剪刀
剪刀:用于剪裁 纸板和塑料片
胶水:用于将各 部件粘贴在一起
纸板:用于制作 风叶和发电机主 体
05
实验操作与观察
实验操作:对着简易风力发电机扇叶吹气,观察小电器是 否亮起
操作步骤:将扇 叶固定在支架上, 将小电器连接到 扇叶上,对着扇 叶吹气
观察内容:观察 小电器是否亮起, 记录实验结果
注意事项:确保 扇叶与小电器连 接牢固,避免吹 气过猛导致扇叶 飞出
实验目的:通过 观察小电器是否 亮起,验证风力 发电机的原理
外国牛人自制风力发电机1.5KW
外国牛人自制风力发电机1.5KW
转载自互联网
自制风力发电机
一.框架:
焊接好的机架!
加装追风尾冀
给机架上防锈色之后
二.发电机:
(1)转子磁体:
上图为转子模板,利用空隙放磁铁,在这个机上放置16块磁铁,该磁铁磁力非常之大,7.6*3.8*2CM
线圈大小应该和磁场位置相合,所以所示为线圈的定子模,线圈按此大小制作!
加工好的转子磁铁!
(2)定子线圈:
这些是用作做线圈的绕线模!
这是用此绕线模做出的单线圈!
定子线圈模板
放置的12只线圈
按照需要连接好连线,用胶带固定好!
用聚酯树脂粘好
加工好的成品定子线圈
装上螺丝,在装的时候防止螺丝被周围的磁铁吸引住!
调整轴承间隙,以转动无间隙,不卡!
装上转子,调整间隙,保持旋转间隙最小,不碰到!
三.叶片:
风叶采用松木3M*30CM*8CM的松木
用木工机械加工
四,安装:
直至目前为止,工程完成差不多了。
在16km/每小时,它的功率约400瓦以及20km/每小时,它的功率为1.5千瓦 .整个整项工程历时3周。
风力发电系统中的风速预测与功率优化控制
风力发电系统中的风速预测与功率优化控制随着环境保护和可再生能源的重要性日益凸显,风力发电作为一种清洁而可持续的能源形式,受到了广泛关注。
然而,风力发电系统的效率和稳定性仍然是一个挑战。
在实际应用中,风速的预测和功率的优化控制是提高风力发电系统性能的关键因素。
风速是风力发电系统中至关重要的参数,它直接影响风力机的转速和功率输出。
准确预测风速可以帮助优化风力发电系统的运行策略,提高发电效率和可靠性。
目前,针对风速预测的方法主要包括基于物理模型和统计模型两种。
基于物理模型的风速预测方法利用大气流体力学原理建立数学模型来描述风的运动规律,然后将实时气象数据输入模型中进行计算。
这种方法需要准确的气象数据,以及对大气细节的深入了解,因此适用范围相对有限。
统计模型则是通过对历史气象数据进行分析和建模来推测未来一段时间的风速。
常用的方法包括时间序列分析、人工神经网络和回归分析等。
这些方法不需要对大气现象进行深入研究,但对历史数据的准确性和完整性要求较高。
除了风速预测,功率优化控制也是提高风力发电系统性能的关键。
风力发电机组在不同的风速条件下具有不同的功率-转速特性,通过调整叶片角度和转子转速,可以实现最大化功率输出和最小化损失。
而功率优化控制算法的设计则需要综合考虑风速预测、机械结构和发电机组等因素。
传统的功率优化控制方法主要是基于PID控制器或模糊控制器等经典控制理论,这些方法在一定程度上能够提高风力发电机组的性能,但仍存在局限性。
近年来,人工智能算法如遗传算法、粒子群优化算法和模糊推理等被应用到功率优化控制中,并取得了良好的效果。
人工智能算法能够通过对大量数据进行训练和学习,自动寻找最优解,实现对风力发电系统的智能优化控制。
风力发电系统中的风速预测与功率优化控制的研究旨在提高风电发电的可靠性、稳定性和经济效益。
准确的风速预测可以帮助预测发电量,合理安排发电计划和稳定电网负荷。
功率优化控制则能够最大化风力机组的发电效率,延长设备的使用寿命。
学生自制简易风力发电机制作流程
学生自制简易风力发电机制作流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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风电场风速分布及风速功率曲线分析
14 12 10 8 6 4 2 0
风 速 (m/s)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
时 间 (min)
图 2 风电场 6 个测风点平均风速功率 P 1 和 P2 应分别是
3 P 1 = 0.296η1 ρ Av
(6) (7)
P2 = 0.296η1η 2 ρ Av 3
布,并进行对比,结果表明 Weibull 分布更能准 确拟合此风电场风速分布实际情况。 本文利用国内某风电场实测风电机输出功率 与风速数据,通过对风电机输出功率与风速关系 的拟合,验证了幂函数可以近似表示风速在切入 风速到额定风速之间时风速与功率的关系。最后 利用拟合出的风速功率曲线计算实际风速对应的 功率值并与实测风速功率数据进行对比,结果表 明可以由风速功率拟合结果结合风速预测值给出 风电场未来出力情况,可以为风电场及电网调度 人员提供有效信息。
隔的风速对应的功率。从图 6 可以看出可以由风 力机输出特性结合预测的风速来给出未来时间风 力机的出力。
700 功率(kW) 600 500 400 300 4 200 100 0 0 2 4 6 8 10 12 12
风 速(m/s)
10 8 6
explained-theory, design and application.Amherst,USA: University of Massachusetts; 2002 [3] Jangamshetti S H,Rau V G Site matching of wind turbine generators: a case study .IEEE Trans on Energy Conversion, 1999,14(4):1537-1543 [4] Yacob Mulugetta.Frances Drake.Assessment of solar and wind energy resources in Ethiopia.Ι.Wind energy.Solar energy,1996,57(3):205-217 [5] A. Garcia, J. L. Torres, E. Prieto, A. de Francisco. Fitting wind speed distribution : A case study.Solar energy, 1998, 62(2):139-144 [6] 谢建民,邱毓昌,张治源.风力发电机 优化选型 与云南省 风力 发电厂规划研究.电力 建设,2001,22(5):27-31
风力发电实验指导详解
max
Pmax
1 2
SV13
16 27
0.593
(12)
风力机的实际风能利用系数(功率系数)CP 定义为风力机实际输出功率与流过风轮截面 S 的风能之比。 CP 随风力机的叶片型式及工作状态而变,并且总是小于贝兹极限,商品风机工作时,CP 一般在 0.4 左 右。
风力机实际的功率输出为:
P
1 2
图 2 表示某风轮叶尖速比与功率系数 CP 的关系, 0.1
由图可见在一定的叶尖速比下,风轮获得最高的
风能利用率。
0
2
4
6
8
对于同一风轮,在额定风速内的任何风速,
叶尖速比与功率系数的关系都是一致的。
图 2 风轮叶尖速比与功率系数 CP 关系
不同翼型或叶片数的风轮,CP 曲线的形状不一样,CP 最大值与最大值对应的 λ 值也不一样。 叶尖速比在风力发电机组的设计与功率控制过程中都是重要参数。
3. 恒速恒频发电机
恒速恒频机组一般采用感应发电机,感应发电机又称异步发电机,它是利用定子绕组中 3 相交流电产
生的旋转磁场与转子绕组内的感应电流相互作用而工作的。运行时定子直接接外电网,转子不需外加励
磁。转子以超过同步速 3%~5%的转速运行,定子旋转磁场在转子绕组中感应出频率为 f1 的感应电流, (5)式中 f1 的前面取负号。当转子转速略有变化时,f1 的频率随之改变,而输出电流频率始终与电网 频率一致,无需加以调节。
1
P
1 2
mV12
பைடு நூலகம்
1 2
SV13
(1)
空气的动能与风速的立方成正比。
(1)式中为空气密度,由气体状态方程,密度与气压 p,绝对温度 T 的关系为:
风功率-风速-级别
已知风力、风量,计算公式表达式风能的功率=0.5pAv^3风能转换极限效率:0.593理论上发电机功率= 0.593*0.5pAv^3实际上风能转换过程中还有更多损耗,另外发电机选型也要留一定系数A:扫风面积v:风速p:空气密度:在一个标准大气压下,每立方米空气所具有的质量(千克)就是空气密度. 空气的密度大小与气温,海拔等因素有关,海拔越高密度越低,我们一般采用的空气密度是指在0摄氏度、绝对标准指标下,密度为1.293g/LW=0.5*1.293*A*V^3; A=W/0.5*1.293*V^3垂直轴风力发电机叶片在旋转一周所产生的功率已知条件为,选用的翼型为NACA0012,风轮直径为1m,在风速为10m/s时风轮的转速为20 0r/min,就相当于一秒钟转3转,计算一秒种内风轮所产生的功率,风轮功率的计算公式为P=1/2ρv3acρ:空气密度kg/m3a:风轮的扫风面积m2v:风速m/sc:力矩c=crxh cr:为升力和阻力的合力通过两个力的平方开根号求得,升力和阻力要通过α,合成速度与弦线的夹角,然后在通过查K曲线求得,h:合力到风轮圆心的垂直距离,要通过作图求得。
风速与级别风通常用风向和风速(风力和风级)来表示。
风速是指气流在单位时间内移动的距离,用米/秒或千米/小时表示,目前人们把风划分12级。
风级0 :概况无风;陆地静,烟直上海岸相当风速(m/s)0-0.2风级 1 :概况软风;陆地烟能表示方向,但风向标不能转动海岸渔船不动相当风速(m/s)0.3-1.5风级 2 :概况轻风陆地人面感觉有风,树叶微响,寻常的风向标转动海岸渔船张帆时,可随风移动相当风速(m/s) 1.6-3.3风级 3 :概况微风陆地树叶及微枝摇动不息,旌旗展开海岸渔船渐觉簸动相当风速(m/s) 3.4-5.4风级 4 :概况和风陆地能吹起地面灰尘和纸张,树的小枝摇动海岸渔船满帆时,倾于一方相当风速(m/s) 5.5-7.9风级 5 :概况清风陆地小树摇摆海岸水面起波相当风速(m/s)8.0-10.7风级 6 概况强风陆地大树枝摇动,电线呼呼有声,举伞有困难海岸渔船加倍缩帆,捕鱼须注意危险相当风速(m/s)10.8-13.8风级7 :概况疾风陆地大树摇动,迎风步行感觉不便海岸渔船停息港中,去海外的下锚相当风速(m/s)13.9-17.1风级8:概况大风陆地树枝折断,迎风行走感觉阻力很大海岸近港海船均停留不出相当风速(m/s)17.2-20.7风级9 :概况烈风陆地烟囱及平房屋顶受到损坏(烟囱顶部及平顶摇动)海岸汽船航行困难相当风速(m/s)20.8-24.4风级10:概况狂风陆地陆上少见,可拔树毁屋海岸汽船航行颇危险相当风速(m/s)24.5-28.4风级11 :概况暴风陆地陆上很少见,有则必受重大损毁海岸汽船遇之极危险相当风速(m/s)28.5-32.6风级12 :概况飓风陆地陆上绝少,其摧毁力极大海岸海浪滔天相当风速(m/s)32.6以上。
风力发电场中的风速和功率预测研究
风力发电场中的风速和功率预测研究风力发电是一种环保、可再生能源,具有巨大的发展潜力。
然而,由于风力发电机的性能直接受到环境风速的影响,所以准确预测风速和功率对于风力发电场的运营和管理至关重要。
本文将围绕“风力发电场中的风速和功率预测研究”展开讨论,介绍目前常用的风速和功率预测方法,并探讨未来的发展方向。
风速和功率预测是风力发电场运营和管理的重要环节,它们直接影响风力发电机的运行安全和发电效益。
传统的风力发电场风速和功率预测方法主要基于统计建模和数据分析技术。
例如,使用历史风速数据建立回归模型,根据风速预测出功率。
然而,这种方法缺乏对复杂环境因素的考虑,如地形、气象条件等,因此预测结果可能存在一定误差。
随着人工智能和大数据技术的快速发展,机器学习方法在风速和功率预测中得到了广泛应用。
基于机器学习的预测方法使用历史风速、功率以及其他环境因素作为训练数据,通过建立预测模型来预测未来的风速和功率。
这种方法可以更好地考虑到环境因素的影响,提高预测的准确性。
常见的机器学习算法包括支持向量机、人工神经网络和随机森林等。
这些算法可以通过对大量数据的训练和学习,获得更准确的预测结果。
在风速和功率预测方法中,基于神经网络的方法被广泛应用。
神经网络模型通过模拟人脑神经系统的工作原理,可以学习输入数据的复杂关系,并根据输入数据预测输出结果。
这种方法适用于非线性、多变量的预测问题,对于风速和功率预测具有较好的效果。
研究人员还提出了一些改进的神经网络模型,如循环神经网络和卷积神经网络,以进一步提高预测准确性。
近年来,深度学习方法在风速和功率预测中的应用也逐渐增多。
深度学习模型通过多层神经网络进行训练和学习,可以自动提取输入数据的特征,并预测未来的风速和功率。
这种方法不仅可以提高预测的准确性,还可以减少对人工特征工程的需求。
然而,深度学习模型的训练和计算复杂度较高,需要大量的计算资源和数据支持。
除了机器学习方法,人工智能领域的其他技术也被应用于风速和功率预测。
风力发电场中的风速预测与风机输出功率优化
风力发电场中的风速预测与风机输出功率优化风力发电是一种利用风能转化为电能的可再生能源,其在当今全球能源转型过程中起到了重要的作用。
然而,风力发电的效率和稳定性往往受到风速变化的影响。
因此,风速预测和风机输出功率优化成为了风力发电场中的重要课题。
一、风速预测的重要性与挑战在风力发电场中,风速的变化对风机的输出功率具有直接影响。
因此,准确地预测风速变化对风力发电的效率和稳定性至关重要。
然而,由于风速受到地理、气候和季节等多个因素的影响,风速的预测具有一定的挑战性。
1. 气象因素气象因素是影响风速变化的重要因素之一。
而气象因素却十分复杂,包括但不限于温度、压力、湿度等。
不同的气象因素组合会对风速产生不同的影响,因此,准确地预测风速需要综合考虑多个气象因素。
2. 时间尺度预测风速还需要考虑时间尺度的问题。
风速的变化可能在小时尺度内发生较大的波动,也可能在月尺度上变化相对稳定。
因此,不同的时间尺度需要采用不同的预测方法和模型。
3. 数据采集与分析风速的预测需要充分的数据支持。
传统的气象站点所获取的数据可能过于有限,并无法全面反映风速的变化。
因此,风力发电场需要采集更多的数据,并借助先进的数据分析技术来进行风速预测。
二、风速预测的方法与技术为了提高风速预测的准确性,研究人员提出了多种方法和技术。
下面简要介绍一些常见的风速预测方法。
1. 统计方法统计方法是一种常见的风速预测方法。
它基于历史数据和统计模型,通过分析过去的风速变化趋势来预测未来的风速。
统计方法简单易行,但在复杂气候条件下的预测准确性较低。
2. 数学模型数学模型是一种基于物理原理的风速预测方法。
它通过建立风速与气象因素之间的数学关系,利用物理模型来预测风速的变化。
数学模型较为准确,但建模过程较为复杂,需要大量的数据和计算资源。
3. 机器学习机器学习是一种基于统计学习理论的风速预测方法。
它利用大量的历史数据,通过训练模型来预测未来的风速。
机器学习方法具有良好的灵活性和准确性,但对数据的质量和数量要求较高。
国外牛人DIY自制风力发电机全过程_行业信息_中国风能网
国外牛人DIY自制风力发电机全过程_行业信息_中国风能网风力发电机原理风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。
把风能转变为电能是风能利用中最基本的一种方式。
风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。
把风能转变为电能是风能利用中最基本的一种方式。
风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。
风力发电机的工作原理比较简单,风轮在风力的作用下旋转,它把风的动能转变为风轮轴的机械能。
发电机在风轮轴的带动下旋转发电。
风轮是集风装置,它的作用是把流动空气具有的动能转变为风轮旋转的机械能。
一般风力发电机的风轮由2个或3个叶片构成。
在风力发电机中,已采用的发电机有3种,即直流发电机、同步交流发电机和异步交流发电机。
风力发电机中调向器的功能是使风力发电机的风轮随时都迎着风向,从而能最大限度地获取风能。
一般风力发电机几乎全部是利用尾翼来控制风轮的迎风方向的。
尾翼的材料通常采用镀锌薄钢板。
限速安全机构是用来保证风力发电机运行安全的。
限速安全机构的设置可以使风力发电机风轮的转速在一定的风速范围内保持基本不变。
塔架是风力发电机的支撑机构,稍大的风力发电机塔架一般采用由角钢或圆钢组成的桁架结构。
风力机的输出功率与风速的大小有关。
由于自然界的风速是极不稳定的,风力发电机的输出功率也极不稳定。
风力发电机发出的电能一般是不能直接用在电器上的,先要储存起来。
目前风力发电机用的蓄电池多为铅酸蓄电池。
风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。
依据目前的风车技术,大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度),便可以开始发电。
风力发电没有燃料问题,也不会产生辐射或空气污染。
风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行;我国也在西部地区大力提倡。
小型风力发电系统效率很高,但它不是只由一个发电机头组成的,而是一个有一定科技含量的小系统:风力发电机+充电器+数字逆变器。
风速与功率的计算公式
风速与功率的计算公式
风力发电是一种利用风能转化为电能的可再生能源。
在风力发电中,风速和功率是两个非常重要的参数。
那么,如何计算风速和功率呢?
我们来看一下风速的计算公式。
风速是指单位时间内风流通过某一面积的体积,通常用米每秒(m/s)来表示。
风速的计算公式为:
风速 = 风量 / 面积
其中,风量是指单位时间内通过某一面积的风流量,通常用立方米每秒(m³/s)来表示;面积是指风流通过的面积,通常用平方米(m²)来表示。
接下来,我们来看一下功率的计算公式。
功率是指单位时间内所做的功,通常用瓦特(W)来表示。
风力发电机的输出功率与风速的关系可以用下面的公式来表示:
P = 0.5ρAv³η
其中,P是风力发电机的输出功率,单位为瓦特(W);ρ是空气密度,单位为千克每立方米(kg/m³);A是风轮叶片的面积,单位为平方米(m²);v是风速,单位为米每秒(m/s);η是风力发电机的效率,通常为0.3到0.4之间的数值。
通过上述公式,我们可以计算出风速和功率。
在风力发电中,风速
和功率的变化对发电效果有着非常重要的影响。
因此,科学合理地计算风速和功率,对于提高风力发电的效率和稳定性具有重要意义。
风力发电系统中的风速预测与功率优化研究
风力发电系统中的风速预测与功率优化研究引言:风力发电作为一种清洁、可再生的能源,具有巨大的潜力和发展前景。
然而,由于风力资源的不稳定性和不可预测性,如何准确预测风速、优化风力发电系统的功率成为研究的核心问题之一。
本文将从风速预测和功率优化两个方面,探讨风力发电系统中的相关研究内容。
一、风速预测研究1. 风速预测方法的分类:风速预测方法可以分为物理模型和统计模型两种。
物理模型基于风场的动力学原理,通过数值计算方法预测风速,如CFD(Computational Fluid Dynamics)方法。
统计模型则利用历史风速数据或实测数据构建预测模型,如ARIMA(Autoregressive Integrated Moving Average)模型和SARIMA(Seasonal Autoregressive Integrated Moving Average)模型。
2. 风速预测方法的优缺点:物理模型可以较为准确地描述风场的物理过程,但由于计算复杂度较高,适用性和实时性较差。
统计模型具有运算速度快、适用性广的优点,但对于非稳态或非线性风速序列预测效果较差。
3. 基于机器学习的风速预测方法:随着人工智能和机器学习的快速发展,越来越多的研究开始探索基于机器学习算法的风速预测方法。
常用的机器学习算法包括神经网络、支持向量机(SVM)和随机森林等,这些方法通过学习历史数据的模式,预测未来的风速。
4. 多源数据融合的风速预测方法:除了利用历史风速数据进行预测,还可以考虑融合其他数据源的信息,如气象数据、地理信息等。
通过结合多种信息源,可以提高风速预测的准确性和可靠性。
二、功率优化研究1. 基础功率优化策略:基础功率优化策略主要通过调整风力发电机的叶片角度、发电机转速等参数,使得风力发电机在不同风速条件下能够实现最大功率输出。
2. 基于遗传算法的功率优化策略:遗传算法是一种模拟自然进化过程的优化算法,在风力发电系统中的功率优化中得到了广泛应用。
风力发电DIY之风速与风功率
风力发电D I Y之风速与风功率(总3页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除风能与风功率风功率与风压一团质量为m的空气以速度v运动,它所具有的动能(1)设一个垂直于风向的平面,面积为S,见图1图1 风速与截风面积单位时间通过该平面的空气质量m为ρ是空气密度标准状态下ρ=1.2928kg/m3,考虑到气温等因素本处计算取ρ=1.2kg/m3,代入(1)式得到风功率P:(2)可见同样面积下风功率的增加是按风速增加的三次方倍增加,例如,对于1平方米风速为5米时的风功率为75W,当风速为10米时的风功率为600W。
空气在1秒时间里通过单位面积的动能也称为“风能密度”,在此风能密度“风压”就是垂直于气流方向的平面所受到的风的压力,在计算风力机载荷时需要参考。
风压以单位面积上的风的动压来表示:(3)可见风压的增加是按风速增加的二次方倍增加。
根据国家标准,把风力发电机组的分为5级,按年平均风速10m/s、8.5 m/s、7.5 m/s、6 m/s四种风速和特殊设计风速一个(本处设为13 m/s),我们再增加停机风速20 m/s和起动风速3 m/s共七个风速来计算单位面积(每平方米)的风功率与风压,计算所得数据填于下表:表1 风速、风功率、风压对照表风力发电机的效率上表的风功率是速度为v的空气经过平面S后速度减为0所产生的功率,这是理想的情况,事实上空气经过平面S后并没有消失还得流走,速度不可能为0,所以说风只可能把一部分能量传给平面S。
在风力机中风通过风轮扫掠面积时把一部分动能传给风力机,把风轮接受的风的动能与通过风轮扫掠面积的全部风的动能的比值称为风能利用系数,根据贝茨理论,风力机的最大风能利用系数是59%,风能利用系数是衡量风力机性能的主要指标。
而实际的风力机是达不到这个理想数据的,各种形式的风轮接受风力的风能利用系数是不同的,阻力型风力机的风能利用系数较低,升力型风力机的风能利用系数较高。
风力发电系统的风速和功率特性模型研究
风力发电系统的风速和功率特性模型研究随着对可再生能源的需求不断增加,风能逐渐成为一种重要的清洁能源来源。
在风力发电系统中,了解和研究风速和功率特性模型是至关重要的,这可以帮助我们更好地预测和优化风能的利用。
本文将对风力发电系统的风速和功率特性模型进行研究和探讨。
风力发电系统中,风速是一个关键参数,它直接影响风机的转速以及产生的功率。
风速的变化会导致风机的输出功率发生变化,因此研究风速与功率之间的关系具有重要意义。
为了建立准确的风速和功率特性模型,我们需要收集大量的风速和功率数据,并进行合理的分析和处理。
在研究风速和功率特性模型时,首先需要建立一个合适的统计模型。
常用的统计模型包括魏布尔分布模型、雷诺分布模型、韦伯分布模型等。
这些模型可以帮助我们更好地理解风速的分布规律。
根据实际测量的风速数据,我们可以通过最大似然估计或其他参数拟合方法选择合适的统计模型,并确定其相应的参数。
在了解风速分布模型的基础上,我们可以进一步研究风速与功率之间的关系。
一般来说,风机的输出功率与风速呈非线性关系。
通过建立风速和功率之间的数学模型,我们可以更好地预测和控制风机的输出功率。
常用的风速-功率曲线模型包括魏布尔分布模型、指数模型、多项式模型等。
这些模型可以通过实测数据进行拟合,得到相应的参数,并评估模型的拟合优度。
此外,除了考虑风速和功率之间的关系,我们还应该考虑其他因素对风力发电系统性能的影响。
例如,风向的变化、地形的起伏、风机的设计特性等都会对风力发电系统的性能产生影响。
因此,在研究风速和功率特性模型时,我们也应该考虑这些因素,并通过适当的方法进行调整和修正。
最后,建立准确的风速和功率特性模型对于风力发电系统的运行和规划具有重要意义。
通过预测和优化风机的输出功率,可以实现对风能的最大利用,提高风力发电系统的经济性和可靠性。
因此,未来的研究可以着重于更精细化的风速和功率特性模型的建立,更深入地探索风速与功率之间的关系。
自己制作小型风力发电机全过程精品教程(附原理图)
自己制作小型风力发电机全过程精品教程(附原理图)
几年前我在楼顶搭了个棚子,我是一个天文爱好者,所以想找一处没有任何规模的城市所带来的光污染的地方来实现我的爱好。
我发现了一处极佳的地方,问题是,楼顶没有电力供应,那不是一个真正的问题所在,拉电线又太麻烦,,最好有一点电力供应,毕竟21世纪的生活是离不开电的。
我注意到一件事情,那就是我所在的地方大部分时间在刮风,几乎是在我买到它时就想树立一台风力发电机来生产一些电,并且在晚一些时候增加一些太阳能电池板,以下,不用商店买来的风力发电机,而是自制的廉价的风力发电机,如果你有一些构造技巧和一些基本的电气知识,你也可以制作一个。
首先,购买一个功率200w,额定转速为400rpm左右的发电机
然后就是制造叶片了,这位达人用的是这种黑色的ABS管道,在国内好像白色的比较普遍,现在下水管都是这种材料的。
切割之后适当打磨光滑。
找一个类似下图的金属圆盘,用来连接发电机和叶片,也就是发电机中的轮毂。
在叶片和金属盘上打孔,注意打孔的时候最好配打。
给轮毂找一个轮毂罩,这样能防止螺丝风吹日晒,同时也能起到导流的作用
做一个放发电机的支架,木头的就行了,然后用铁丝或者铁片将发电机固定
做一个连接杆,最好这个地方能装一个轴承(原作者没有装)
用水管做一个塔架,塔架底部如下所示,连发电机的电线正好能从这个洞穿出来。
连接塔架和发电机,用斜拉钢索固定
做一个控制器和整流器,这样就能充电或者直接连电器了,电路原理图如下。
自制小型风力发电装置_
制作:长兴俞晨昱百度ID:风雨战神X自制小型风力发电装置自然能源的利用是人类永恒的主题,尤其是利用太阳的光和热、风力、水力、波力、地热等。
本文介绍适宜个人动手的小型装置,采用了三个自行车麈电灯的发电机,单个的规格是6V、2.4w,输出低频交流电压。
为了获得发电机的额定输出功率,一般可用齿轮或皮带轮来提高发电机的转速,但这需要大直径的风叶以提高转矩。
为简化起见,本制作采用发电机转轴和风叶直接相连,这样风叶直径可小些。
为了获得需要的电力,采用三个发电机和三个风叶制成三连的风力发电装置。
首先要对自行车摩电灯进行改造.主要是拆除照明灯和锯断摩擦轮壳,暴露出发电机转轴。
其余的工作就是金属板材的加工和装配。
图1是装置的全貌,图2是尾翼结构图。
每个发电机有四片风叶,尺寸为100mmx160mm;固定风叶的连接片尺寸为l8mmxlOOmm,在其长度方向上.从中部将其两端扭曲150倾角。
完成的风力发电装置,在风速为1m/s时就可转动。
用家用风扇(最大风速为3m/s,相当于室外树叶摇动的风力)对其试验,单个发电机的输出电压空载为0.8vrms而在15n负载上为0.6vrms。
故三个发电机在15Ω负载上为1.8Vm,电流120mA,约0.2W的程度。
可以用来为蓄电池充电,但作为实际应用,还要配合整流电路、DC-DC变换电路及功率控制电路,以保证在不同风速下获得适合的充电电流,这部分以后介绍。
自制便携式水力发电机自驾游来到野外,傍晚时支起帐篷.从车后备箱中取出小型水力发电机放进溪流中,哇!LED照明灯亮起来了!赶快给相机锂电充电吧……下面就介绍这款自制的便携式水力发电机。
发电机采用了自行车专用轮毂发电机,这是一种安装在自行车前轮上的小型发电机,发电机转轴就是车轮的转轴,用于骑行中发电,但它不同于自行车摩电灯。
这种发电机的定子是线圈绕组,由磁体构成转子。
当磁体随车轮转动时,定子绕组即产生电动势。
发电机额定电压6Vm,功率24W(26英寸自行车在15公里/小时速度下的额定参数;若换算成额定转数为2rps,测定负载l5Ω)。
风速与功率变化关系的研究
风速与功率变量之间关系的研究1引言可再生能源电厂增长迅速,其中风电场尤其受到关注。
因而模拟风力发电机的性能曲线很重要,尤其是风速与输出功率间的关系。
不同地点的风速分布曲线是关键要素,另一个关键要素是风力机对风速的响应时间。
风力发电机组可按地理因素在不同位置布置。
风力发电机组的位置确定交叉相关(空间关系),阵风确定自相关。
本文通过仿真风速变量得到现实中的输出功率。
风速特性服从韦布尔分布以及风速样本的自相关和交叉相关。
交叉相关和自相关是已知的现象[2-4]。
随机模型应用一定的韦布尔分布和自相关[4.5]。
另外基于频率的方法也用于本文。
本文采用了VAR工序,它允许自相关、交叉相关和韦布尔分布合并在一起。
VAR参数通过实测数据衰退得到,进而形成VAR模型。
本文给出了由VAR模型和仿真数据得到的程序。
根据正确的风速模型我们可以仿真现实中风电场输出功率。
输出功率与风速是非线性关系,不仅是立方关系还因为风速的不连续。
尽管风速服从韦布尔分布,但输出功率在零功率和额定功率之间有很大差别。
因而有必要仿真风速变量并根据功率曲线得到功率变量。
本文第二部分介绍风速变量的产生和功率输出;第三部分介绍一个小型风电场的实例;第四部分讨论作为预测工具的模型;第五部分比较模型数据和实际数据的差异;第六部分得出结论。
2 程序和步骤风即可以是连续的也可以是阵风。
这个特性可通过调整自相关的风速时间得到。
不同地点的风可以有或高或低的相关性,这有它们的互相关性确定。
本文用一个由韦布尔参数k,λ及他们的交叉相关系数、一阶自相关系数构成的程序仿真随机风速向量。
2.1 风速变量韦布尔概率分布函数可以很好的描述风速分布:ξ,k,λ分别表示风速、形状参数及尺度参数,n代表地点。
描述这样一种分布可用标准随机分布,下式就用两个随机直交标准分布N(0,σ2n)变量1X n和2X n表示韦布尔风速随机变量Z n。
问题的关键是如何设置1X n和2X n的相关结构以得到规定的向量Z。
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风能与风功率
风功率与风压
为m的空气以速度v运动,它所具有的动能
直于风向的平面,面积为S,见图1
图1 风速与截风面积
时间通过该平面的空气质量m为
空气密度标准状态下ρ=1.2928kg/m3,考虑到气温等因素本处计算取ρ=1.2kg/m3,代入(1:
(2)
同样面积下风功率的增加是按风速增加的三次方倍增加,例如,对于1平方米风速为5米时的风功率为0米时的风功率为600W。
在1秒时间里通过单位面积的动能也称为“风能密度”,在此风能密度
压”就是垂直于气流方向的平面所受到的风的压力,在计算风力机载荷时需要参考。
风压以单位面积上
增加是按风速增加的二次方倍增加。
准,把风力发电机组的分为5级,按年平均风速10 m/s、8.5 m/s、7.5 m/s、6 m/s四种风速和特殊设),我们再增加停机风速20 m/s和起动风速3 m/s共七个风速来计算单位面积(每平方米)的风功率与表:
表1 风速、风功率、风压对照表
风力发电机的效率
风功率是速度为v的空气经过平面S后速度减为0所产生的功率,这是理想的情况,事实上空气经过平
流走,速度不可能为0,所以说风只可能把一部分能量传给平面S。
机中风通过风轮扫掠面积时把一部分动能传给风力机,把风轮接受的风的动能与通过风轮扫掠面积的全风能利用系数,根据贝茨理论,风力机的最大风能利用系数是59%,风能利用系数是衡量风力机性能的的风力机是达不到这个理想数据的,各种形式的风轮接受风力的风能利用系数是不同的,阻力型风力机升力型风力机的风能利用系数较高。
风力发电机组除了风轮的风能利用系数外,还有机械传动系统效率些效率的乘积就是风力发电机的全效率。
在表2中列出了各种形式的风力发电机的全效率:
表2 风力发电机的全效率表
风力发电机的扫风面积
转扫过的面积在垂直于风向的投影面积是风力机截留风能的面积,称为风力机的扫掠面积,图2是一个扫掠面积示意图。
图2 水平轴风力机的扫风面积一个四叶片的H型升力垂直轴风力发电机的扫掠面积示意图。
图3 垂直轴风力机的扫风面积
前面两表可由所需发电功率估算出风力机所需的扫风面积,例如200W的升力型垂直轴风力发电机工作效率按25%计算所需扫风面积约为6.2m2,如果工作风速为10m/s则所需扫风面积约为1.4m2即可;例如轴风力发电机工作风速为10m/s,全效率按30%计算所需扫风面积约为56m2,如果工作风速为13m/s则所即可。
按高风速设计的风力机体积小成本相对低些,但必须用在高风速环境,例如把一台设计风速为1风速为6m/s的环境工作,其功率会下降80%;按风速6m/s设计的风力机风轮会很大,虽在6m/s时运行速损坏电机,为抗强风时需增加结构强度使成本大大增加。
工作风速范围选择要适当,既要在较宽的风速范围内高效安全的发电又要有足够的抗强风能力,首先要速,在“风轮尺寸与额定风速”一节中将讨论如何确定额定风速。