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為求得理想風(fēng)力機(jī)的功率系數(shù)隨尖速比和翼型升阻比變化的表達(dá)式,作為實(shí)際風(fēng)力機(jī)功率系數(shù)的理論極值,采用葉素—?jiǎng)恿坷碚?推導(dǎo)出理想葉片弦長(zhǎng)公式;沿理想葉片翼展積分,得到功率系數(shù)表達(dá)式。在該表達(dá)式中令阻力系數(shù)為0,得到與尖速比關(guān)聯(lián)的功率系數(shù)極限公式;進(jìn)一步令尖速比趨近于無(wú)窮大,得到貝茲極限(16/27)。為給出實(shí)際風(fēng)力機(jī)功率系數(shù)極限值,以及為便于理論分析,對(duì)升阻比在10～1 000和尖速比在1～10范圍內(nèi)的理想風(fēng)力機(jī)的功率系數(shù)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算,給出了數(shù)據(jù)表格。研究結(jié)果表明,理想風(fēng)力機(jī)的功率系數(shù)僅是尖速比和升阻比的函數(shù),只有當(dāng)尖速比和升阻比都趨近于無(wú)窮大時(shí)功率系數(shù)才趨近于貝茲極限。研究還表明,升阻比小于100的實(shí)際風(fēng)力機(jī)的功率系數(shù)不可能超過(guò)0.538,如果考慮有限葉片數(shù)和葉片形狀的影響,實(shí)際風(fēng)力機(jī)的功率系數(shù)難以超過(guò)0.500。
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·19· 0 引言 由于風(fēng)能的隨機(jī)性 、間歇性特點(diǎn) ，風(fēng)電場(chǎng)送出 的能量是隨時(shí)波動(dòng)的 。隨著風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模的增大 ，大 型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)的影響也越來(lái)越顯 著。風(fēng)能資源豐富的地區(qū)一般人口稀少 ，負(fù)荷量 小，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱 ，風(fēng)電功率的注入改變了電 網(wǎng)的潮流分布 ，對(duì)局部電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)電壓產(chǎn)生較大 的影響 ，這成為制約風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模的主要問(wèn)題 [1] 。為 了在保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下盡可能地利 用風(fēng)能 ，必須求解出在一定穩(wěn)定約束條件下電力 系統(tǒng)所能接受的風(fēng)電場(chǎng)最大裝機(jī)容量 ，即風(fēng)電場(chǎng) 穿透功率極限 。 風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)容量的增加會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)的電壓和 頻率偏差 、電壓發(fā)生波動(dòng)和閃變 ，使電壓穩(wěn)定性受 到影響 。為減小風(fēng)電場(chǎng)間歇發(fā)電的影響 ，系統(tǒng)必須 增加旋轉(zhuǎn)備用容量 ，從而使系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì) 性下降 ，因此計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)穿透功率極限非常重要 。 風(fēng)電穿透功率極限這一概念 ，是從電網(wǎng)的電 源組成和功率
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