模擬仿真與分析
一、風電機組模型描述
對某3MW 變速變槳型水平軸風電機組進行仿真分析,其風輪基本參數(shù)如表1。
二、額定風速下風輪葉片最佳安裝角
風速為11.5m/s 時,風能利用率隨安裝角的變化,如圖2所示。當風速、轉速不變時,隨葉片安裝角的變化,風能利用系數(shù)呈現(xiàn)先增后減的趨勢。當安裝角為-1°時風能利用率最大,此時風能利用率為0.483,安裝角超過±5°后,風電機組的風能利用率明顯下降。
三、三種條件下翼型的氣動性能
本文通過將葉片安裝角分別設置為-2°、0°、2°時來模擬葉片安裝誤差,進而分析比較葉片安裝誤差對風電機組性能參數(shù)的影響。作為葉片翼型氣動性能的主要參數(shù),升力系數(shù)和阻力系數(shù)的變化會影響整個風電機組的風能利用系數(shù)的變化,從而引起風電機組的功率輸出。圖3 為安裝角度為-2°、0°、2°時葉片不同截面處升阻力系數(shù)的變化情況。
四、安裝角變化對風能利用系數(shù)和功率的影響
根據(jù)上述三種不同情況下葉片翼型的氣動參數(shù),利用葉素動量理論及其修正理論,仿真此風電機組安裝角度為-2°、0°、2°時的風能利用系數(shù)曲線,如圖4 所示。升力系數(shù)與阻力系數(shù)的變化將引起風能利用系數(shù)降低。通過表2 可知,葉片安裝角為0°時,達到額定功率時風速為11.5m/s 。而葉片安裝角變化時,使阻力系數(shù)有所增加,從而減少了功率的輸出,此時風電機組達到額定功率時的風速至少為13m/s 。在額定風速以下每個風速段輸出功率損失率最大可達到8.24% 。