風(fēng)能工程課程設(shè)計(jì)

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1、課程設(shè)計(jì)（2015-2016學(xué)年第一學(xué)期）課程名稱：風(fēng)能工程學(xué)生姓名：張嘉栗專業(yè)班級：13能源學(xué)院：工程學(xué)院學(xué)號：176340018學(xué)生成績：目錄第一章小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)概述11.1小型風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀11.2小型風(fēng)力發(fā)電的前景2第二章設(shè)計(jì)原始資料22.1設(shè)計(jì)地點(diǎn)22.2設(shè)計(jì)要求及用途2第三章風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算33.1風(fēng)力機(jī)的基本參數(shù)33.1.1風(fēng)力機(jī)的額定風(fēng)速33.1.2風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪直徑33.2風(fēng)力機(jī)功率33.3尾舵的長度與面積43.4塔架高度及形式53.5蓄電池容量63.6控制器、逆變器、泄荷器的容量83.6.1控制器的容量83.6.2逆變器的容

2、量83.6.3泄荷器的容量8第4章風(fēng)力機(jī)其他部件選擇與匹配94.1葉片的組成94.2風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)124.3調(diào)速機(jī)構(gòu)—側(cè)翼式組成134.4發(fā)電機(jī)型號選擇144.5其它附屬部件的設(shè)計(jì)說明15第五章設(shè)計(jì)總結(jié)15參考文獻(xiàn)17第一章小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)概述1.1小型風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀小型風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)在持續(xù)地發(fā)展，?但遠(yuǎn)沒有大型風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)那么迅速。到目前為止，對全球?50W-100kW?的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)量的粗略估計(jì)是?650,000?到?700,000?臺，?裝機(jī)容量為?200MW?到?280MW。最成功的是用于分散家庭的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，功率往往僅幾百

3、瓦。最大的市場是我國和蒙古的戶用系統(tǒng)，也包括一些較大容量的風(fēng)能互補(bǔ)系統(tǒng)，?風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量為?1-50kW。同時，還有大量的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組被應(yīng)用到了移動通信基站。中國的風(fēng)能資源十分豐富。根據(jù)全國900多個氣象站的觀測資料進(jìn)行估計(jì)，中國陸地風(fēng)能資源總儲量約32.26億KW，其中可開發(fā)的風(fēng)能儲量為2.53億KW，而海上的風(fēng)能儲量有7.5億KW，總計(jì)為10億KW。我國的風(fēng)電開發(fā)起步較晚，大體分為三個階段。?????第一階段是1986～1990年我國并網(wǎng)風(fēng)電項(xiàng)目的探索和示范階段。其特點(diǎn)是項(xiàng)目規(guī)模小，單機(jī)容量小，最大單機(jī)200KW，總裝機(jī)容量4.2千

4、KW。?????第二階段是1991～1995年示范項(xiàng)目取得成效并逐步推廣階段。共建5個風(fēng)電場，安裝風(fēng)機(jī)131臺，裝機(jī)容量3.3萬KW，最大單機(jī)500KW。?第三階段是1996年后擴(kuò)大建設(shè)規(guī)模階段。其特點(diǎn)是項(xiàng)目規(guī)模和裝機(jī)容量較大，發(fā)展速度較快，平均年新增裝機(jī)容量6.18萬KW，最大單機(jī)容量達(dá)到1300KW。?小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般由風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、調(diào)速和調(diào)向機(jī)構(gòu)、停車17機(jī)構(gòu)、塔架及拉索等、控制器、蓄電池、逆變器等幾部分組成。1.2小型風(fēng)力發(fā)電的前景中國風(fēng)力等新能源發(fā)電行業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊，預(yù)計(jì)未來很長一段時間都將保持快速發(fā)展。隨著中國風(fēng)電設(shè)備的國產(chǎn)化

5、，風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)等新型技術(shù)的日漸成熟，小型風(fēng)力發(fā)電的成本可望再降，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益提升，小型風(fēng)力發(fā)電市場潛力巨大。小型風(fēng)電機(jī)組相關(guān)設(shè)備制造、小型風(fēng)電技術(shù)研發(fā)、風(fēng)電路燈等領(lǐng)域成為投資熱點(diǎn)，市場前景看好。第二章設(shè)計(jì)原始資料2.1設(shè)計(jì)地點(diǎn)遼寧省沈陽市沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)能源基地2.2設(shè)計(jì)要求及用途表1沈陽市氣象資料年平均風(fēng)速(m/s)海拔高度/m平均空氣溫度℃盛行風(fēng)向（2011-2015）/天3.1508.1西南風(fēng)428小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可為沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)能源基地的照明提供穩(wěn)定可靠的電源。17第三章風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1風(fēng)力機(jī)的基本參數(shù)3.1.1風(fēng)力機(jī)的額定風(fēng)速小型

6、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的額定風(fēng)速為當(dāng)?shù)啬昶骄L(fēng)速的1.6倍，即v=1.6×3.1=4.963.1.2風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪直徑D=2080Nev3η（公式1）式中：D—風(fēng)輪直徑，m；v—額定風(fēng)速，m/s；η—風(fēng)力機(jī)的系統(tǒng)效率，取η=20%；Ne—輸出功率，KW，取Ne=18KW。求得D=39.2m3.2風(fēng)力機(jī)功率風(fēng)輪的功率與風(fēng)輪葉片數(shù)目無直接關(guān)系，與風(fēng)輪直徑的平方成正比，與風(fēng)速的立方成正比，與風(fēng)輪功率系數(shù)成正比，即風(fēng)輪的功率可表示為：N=D2v32080Cp(kW)(公式2)Ne=NVη(KW)(公式3)17式中：D—風(fēng)輪直徑,m；v—額定風(fēng)速，m/s；η—風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

7、總效率，η=0.2；Cp—風(fēng)輪功率系數(shù)，Cp=0.2；N—風(fēng)輪功率，KW；Nv—吹向風(fēng)輪的風(fēng)具有的功率；Ne—風(fēng)力機(jī)最終所發(fā)出的有效功率，KW。3.3尾舵的長度與面積尾舵是最常見的一種調(diào)向裝置，它廣泛用于小、微型風(fēng)力機(jī)上。尾舵由尾桿和尾翼組成（圖1）圖1尾舵結(jié)構(gòu)示意圖尾舵的長度按下式取值:L1：L2=1：4（公式4）實(shí)用中一般常使L1=0.15D；L2=0.6D。D為風(fēng)輪直徑?？傻茫篖1=0.15×39.2=5.88m，L2=0.6×39.2=23.52m設(shè)轉(zhuǎn)動著的風(fēng)輪掃掠面積為A，尾翼的面積為Ai，其面積之比按如下關(guān)系取值:17對3葉風(fēng)輪，取Ai

8、=0.04A。（公式5）其中A=NeηfCACT（公式6）表2f與v的關(guān)系已知v=3.1m/s=11.09mile/h，根