Технологии / Инженерное руководство
Коэффициент мощности ветроустановки, предел Беца и выходная мощность
Коэффициент мощности описывает определённую границу преобразования. Теоретический аэродинамический предел не является номинальным КПД генератора или подтверждением измеренной электрической мощности установки. Укажите числитель, прежде чем интерпретировать значение Cp.
Один знаменатель мощности ветра может использоваться при разных границах выхода.
Механическая мощность ротора и выдаваемая электроэнергия относятся к разным измерениям. Полезное сравнение сохраняет связь между опорным ветром, площадью и точкой выхода.
01 / Мощность ветра
Определите опорный набегающий поток.
Для обычного сравнения при однородном потоке доступная мощность ветра равна P_wind = 0.5ρAU³.
Для обычного сравнения при однородном потоке доступная мощность ветра равна P_wind = 0.5ρAU³. Плотность ρ задаётся в kg/m³, площадь A в m², скорость ветра U в m/s, что даёт ватты. Площадь — выбранный диск ротора, а не занимаемая площадь земли.
Выражение описывает опорный входящий поток энергии. Оно не устанавливает, сколько выдаёт реальная установка. Сохраняйте в расчёте основу задания плотности и ветра вместо подстановки регионального среднегодового значения в каждой рабочей точке.
02 / Граница рассмотрения Cp
Укажите механическую мощность ротора или другой числитель.
Аэродинамический Cp ротора — механическая мощность, извлечённая ротором, делённая на соответствующую доступную мощность ветра.
Аэродинамический Cp ротора — механическая мощность, извлечённая ротором, делённая на соответствующую доступную мощность ветра. Документация ветроустановок SAM использует эту границу от ротора до механической мощности. Отношение с электрической мощностью на последующем этапе имеет другую границу и должно быть соответственно обозначено.
Потери генератора, поведение преобразователя и собственное потребление отделены от аэродинамической величины. Не называйте Cp ротора электрическим КПД всей системы и не сравнивайте его напрямую с КПД генератора при преобразовании мощности вала в электрическую.
03 / Теория
Предел не является измерением продукции.
Глоссарий DOE указывает теоретический максимум Беца как 16/27, приблизительно 59.3%; это не измеренный коэффициент MARSTON.
Глоссарий DOE указывает теоретический максимум Беца как 16/27, приблизительно 59.3%; это не измеренный коэффициент MARSTON.
Идеальная модель, лежащая в основе этого предела, — не сертификация, не прогноз годовой энергии и не универсальная рабочая цель. Брошюра, цитирующая теоретический предел, всё равно требует фактических данных о характеристиках оборудования и границе измерения.
04 / Пример расчёта
Явно обозначайте вымышленные входные данные как гипотетические.
Предположим однородный поток с плотностью 1.2 kg/m³, площадью диска 10 m² и скоростью 8 m/s.
Предположим однородный поток с плотностью 1.2 kg/m³, площадью диска 10 m² и скоростью 8 m/s. Доступная мощность равна 0.5 × 1.2 × 10 × 8³ = 3,072 W. Это условные входные данные, а не рабочий режим MARSTON.
Если гипотетический механический Cp ротора равен 0.30, механическая мощность ротора составляет 921.6 W. Этот расчёт не определяет электрическую мощность. Пример не назначает фактический Cp модели, КПД генератора или годовую выработку.
05 / Рабочие данные
Максимум не описывает всю кривую.
Пиковый коэффициент при одном рабочем состоянии не определяет выход в каждой точке.
Пиковый коэффициент при одном рабочем состоянии не определяет выход в каждой точке. При рассмотрении указанного значения зафиксируйте частоту вращения ротора, определение потока, редакцию геометрии, состояние нагружения и способ определения мощности.
Сохраните также сведения о неопределённости и обработке данных. Коэффициент, выведенный из несогласованных записей ветра и мощности, может отражать это несоответствие. Используйте руководство по кривой мощности для отдельного вопроса о данных, подтверждающих электрические характеристики.
06 / Применение в проекте
Не заменяйте оценку энергии коэффициентом Cp.
Для годовой энергии нужны применимые сведения о мощности во всём диапазоне ветровых условий площадки и соответствующие допущения о готовности и потерях.
Для годовой энергии нужны применимые сведения о мощности во всём диапазоне ветровых условий площадки и соответствующие допущения о готовности и потерях. Умножение номинальных kW или пикового Cp на удобное число часов не устанавливает этот результат.
Подтверждённые номинальные параметры и диаметры роторов MARSTON указывают размер продукции, а не выпущенную карту Cp. Для сравнения сохраните фактический отчёт о характеристиках и его границу, тогда как данные о потерях генератора относятся к другому этапу преобразования.
Продолжите рассмотрение с помощью руководства: Потери в ветрогенераторе и карты КПД.
Продолжите рассмотрение с помощью руководства: Хорда, крутка и геометрия профиля ветровой лопасти.
Продолжите рассмотрение с помощью руководства: Фиксированный и изменяемый шаг: отличие от ориентации по ветру.
Продолжите аэродинамическое рассмотрение таких тем, как срыв и отрыв потока, допущения теории элемента лопасти и импульса, и модели поправок законцовки и корня.
Общие сведения: SAM: граница механического коэффициента мощности ротора · DOE: определение предела Беца в глоссарии · NREL: опорная доступная мощность в ветровой модели SAM. Эти источники объясняют отраслевые принципы и отличаются от применимых документов продукции и проектов MARSTON.
Подготовьте сведения для этой оценки.
Упорядочьте сведения проекта по контрольному списку. Отметьте недоступные данные и сохраните ссылки на документы.
| Пункт оценки | Сведения для предоставления | Назначение |
|---|---|---|
| Опорный поток | Плотность, статистика ветра, площадь и единицы | Определите знаменатель. |
| Граница измерения мощности | Механическая мощность ротора или указанная электрическая мощность на выходе | Правильно интерпретируйте числитель. |
| Рабочая точка | Частота вращения, нагрузка, конфигурация и время | Привязывайте коэффициент к состоянию. |
| Основа подтверждающих данных | Метод, неопределённость и идентификация отчёта | Отличайте расчёт от испытания. |
| Рассмотрение энергии | Применимая кривая и допущения о ресурсе | Не выводите годовую выработку из пикового коэффициента. |
Инженерные вопросы.
Является ли предел Беца КПД генератора?
Нет. Он относится к идеальной аэродинамической модели извлечения мощности, а не к КПД машины при преобразовании мощности вала в электрическую.
Всегда ли Cp — электрическая мощность, делённая на мощность ветра?
Укажите соглашение. Аэродинамический Cp ротора использует механическое извлечение мощности; электрические отношения имеют другую границу.
Описывает ли Cp 0.30 модель MARSTON?
Нет. Это вымышленное значение, используемое только в примере расчёта.
Является ли площадь диска площадью размещения установки?
Нет. Планировка площадки требует отдельных трёхмерных сведений и данных о границах проекта.
Можно ли определить годовую энергию по пиковому Cp?
Нет. Нужны применимая рабочая характеристика и условия площадки.
Доказывает ли теоретический предел сертификацию?
Нет. Теоретическое соотношение не подтверждает соответствие или характеристики продукции.
Технический запрос
Подготовьте сведения проекта к обсуждению.
Коэффициент мощности описывает определённую границу преобразования. Предоставьте имеющиеся сведения и состав оборудования, который требуется рассмотреть при подготовке технического предложения.