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        槳距角和材料對風(fēng)力發(fā)電功率的影響

        2018-01-26 10:25:30李契吳昌義付雯靜楊珂
        科技資訊 2018年21期
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)儀風(fēng)力發(fā)電輸出功率

        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(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)儀研究了影響風(fēng)機(jī)輸出功率的影響因素,為了弄清影響風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)儀各個(gè)因素對輸出功率的作用效果,得出了不同的風(fēng)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較,同時(shí)制作料鎂合金和鋁合金的風(fēng)輪葉片,進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究,澄清了風(fēng)輪葉片的風(fēng)速、風(fēng)輪葉片的槳距角、葉片材料對風(fēng)力發(fā)電輸出功率的影響的規(guī)律,能夠指導(dǎo)進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)設(shè)備的開發(fā)和研究。

        關(guān)鍵詞:風(fēng)力發(fā)電 實(shí)驗(yàn)儀 輸出功率 風(fēng)速 槳距角

        中圖分類號:TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2018)07(c)-0036-02

        1 論文研究背景及研究意義

        風(fēng)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(fēng)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(hù)更加重視,作為環(huán)保型能源的風(fēng)能,未來的發(fā)展前景更為可觀[1]。

        對風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)儀的研制,特別是對風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)儀的輸出功率的研究,取得了一些實(shí)驗(yàn)和理論成果。耿耀輝等人[2]進(jìn)行風(fēng)輪葉尖速比與實(shí)驗(yàn)儀輸出功率關(guān)系實(shí)驗(yàn),分析了影響實(shí)驗(yàn)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(bào)道的比較少[3]。

        本項(xiàng)目將風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)儀進(jìn)行了改進(jìn)和設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出不同材料和槳距角的葉片,并研究了其對風(fēng)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(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)儀上進(jìn)行,采用兩種不同漿距角和鎂以及鋁材料的葉片,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。風(fēng)機(jī)電壓是220V,負(fù)載正常工作后為5V,電流為1A,風(fēng)速測量采用風(fēng)速儀進(jìn)行測量。

        3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

        3.1 風(fēng)速對風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的影響

        用風(fēng)速儀測量出軌道上不同在位置的風(fēng)速,移動風(fēng)力發(fā)電滑塊到不同風(fēng)速位置上,觀察不同葉片轉(zhuǎn)動時(shí)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(fēng)速較小時(shí),由于摩擦阻力或其他阻力導(dǎo)致的內(nèi)部阻礙作用,輸出功率幾乎為零。在風(fēng)速超過4m/s之后,發(fā)電機(jī)的輸出功率隨風(fēng)速的增加而增加,輸出功率與風(fēng)速是成正相關(guān)的關(guān)系。

        3.2 葉片特性對風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的影響

        該實(shí)驗(yàn)采用控制變量法,在測量風(fēng)速與風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率關(guān)系時(shí)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(fēng)輪葉片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比。

        3.2.1 葉片槳距角對風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)機(jī)的輸出功率無較大影響。不同風(fēng)速下,槳距角為15°時(shí)的風(fēng)機(jī)輸出功率略大于槳距角為30°時(shí)的風(fēng)機(jī)輸出功率,尤其在風(fēng)速較強(qiáng)時(shí),更加顯著。經(jīng)過分析,認(rèn)為不同的槳距角直接決定的是葉片迎風(fēng)面積的大小,可能在高風(fēng)速時(shí),面積越打,輸出功率越高。

        3.2.2 葉片材料對風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的影響

        其他變量不變,設(shè)計(jì)了鎂和鋁不同材料葉片下的發(fā)電機(jī)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(fēng)機(jī)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(fēng)速越大的時(shí)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(rèn)為風(fēng)速和葉片的材料對風(fēng)力發(fā)電儀的輸出功率產(chǎn)生影響。其中風(fēng)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(rèn)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(xiàn)

        [1] 羅承先.世界風(fēng)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,等.風(fēng)能發(fā)電物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討[J].大學(xué)物理,2014,33(4):25-28.

        [3] 刁瑞盛.風(fēng)力發(fā)電對電網(wǎng)的影響研究[D].浙江大學(xué),2006.

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