風能與風力發(fā)電技術題庫下

第第#頁共14頁《風能與風力發(fā)電技術》題庫（下）

洪慶第5章風輪機和風電場數(shù)值計算風輪機和風電場數(shù)值計算學習要點1、了解風力機及風場流場的控制方程組及解法；2、了解數(shù)值軟件的計算功能；3、理解數(shù)值設計風力機、風場開發(fā)設計軟件包的作用；4、了解數(shù)值設計軟件包的功能。一、填空題：1、風力機、風場設計軟件包，應包括： 風輪外形 設計子包,風力機氣動載荷分析子包,風力機結構動力分析子包和風力機場址選擇 分析子包。2風力機、風場設計軟件包可完成風力機 氣動設計、性能計算、動力學分析、風電場選址和 經(jīng)濟性分析。3、控制方程可通過對兩種“控制體”應用基本物理規(guī)律導出，一種控制體被固定在流動空間中 丕動 ，運動流體不斷通過此固定空間；另一種控制體隨流體一起 運動 ，_相同的流體微?？傇诳刂企w內(nèi)保持不變。、給定 邊界條件和初始條件（初值）就確定Y控制方程有特解。、風輪機氣動設計軟件（ ）提出Y一套風輪機葉輪氣動設計的數(shù)值方法，并建立了一套有 工程應用 價值、考慮流動三維效應的風輪機氣動數(shù)值模型。、利用風力機模型風洞試驗，可為風力機的風輪片 處在設計及其 參數(shù) _選擇，實際性能預測，風輪的載荷計算和強度設計等提供科學依據(jù)。二、判斷題1使用 軟件，對風輪機進行Y功率計算，從啟動風速到額定風速， 軟件的計算結果與測試功率非常吻合。（V）2當風速很低? 時，弦長對功率的影響不明顯。（V）3使用軟件計算的額定功率與測試結果相差則不大。（X）4風輪機葉片間的氣動干擾，隨風速提高而增強。（X5使用軟件計算的額定功率與測試結果相差則較大。（V）6風輪機葉片間的氣動干擾，隨風速提高而下降。（V的計算結果與測試功率相差則較大。（X8 軟件的數(shù)值計算結果與葉輪的氣動特征定性不一致。（X）9風速從接近失速風速到高于失速風速時，弦長對功率的影響就變得很明顯。（V0 軟件的數(shù)值計算結果與葉輪的氣動特征定性一致。（V）、 軟件設計了分析計算風力機葉輪的起動力矩的功能。（V）2 軟件沒有分析計算風力機葉輪的起動力矩的功能。（V）三、選擇題1、風力機、風場設計軟件包，應包括（C個）子包。A、2 、3B、4C、5軟2、風力機設計軟件包可完成（軟）風力機氣動設計、性能計算、動力學分析、風電場選址和經(jīng)濟性分析。A風力機氣動設計 、風力機性能計算和動力學分析c風電場選址和經(jīng)濟性分析 、以上都是。3、一般風場在大部分時間內(nèi)的風速都在（C范）圍內(nèi)。、? 、? 、? 、?4 軟件的數(shù)值計算結果 風輪機葉片數(shù)目的選取。、能夠優(yōu)化 、可簡化 、不能優(yōu)化 、不一定能優(yōu)化四、簡答題1、風輪機設計軟件的作用有哪些？答：提出了一套風輪機葉輪氣動設計的數(shù)值方法，并建立了一套有工程應用價值、考慮流動三維效應的風輪機氣動數(shù)值模型。2、為什么風速較低時，弦長對功率的影響不明顯呢？答：當風速很低?時，弦長對功率的影響不明顯。兩倍弦長葉片的弦長加寬為是原葉片弦長的兩倍）葉輪的功率，反而略小于原弦長葉輪的功率，這是因為當風速較低時，兩倍弦長葉片間的氣動干擾較大。風速從接近失速風速到高于失速風速時，弦長對功率的影響就變得很明顯。兩倍弦長葉輪功率近似于原弦長葉輪功率的兩倍；而原弦長葉輪功率又近似于半倍弦長葉輪功率的兩倍。這表明風輪機葉片間的氣動干擾，隨風速提高而下降。五、計算題1下圖給出安裝角從 ?°的葉輪軸功率變化圖。試分析安裝角與風輪功率之間有何關系？為什么？安裝角為7.°和51°0的葉輪是不是理想的風輪呢？

風速m/s解：圖中可知：安裝角愈大最大功率愈高，7.°5和10°的葉輪最大功率要比0和.時要高。但在中低風速? 區(qū)，大安裝角風輪的功率比小安裝角風輪的功率略低。這是因為大安裝角葉片風輪在低風速時就發(fā)生了氣動分離，而小安裝角風輪在高風速時才發(fā)生氣動分離。顯然,安裝角為7°.和51°0的葉輪并不是理想的風輪，因一般風場在大部分時間內(nèi)的風速都在?范圍內(nèi)。2用 軟件分別計算Y、、 片風輪機的功率，計算結果如下圖所示。試比較12片和3片風輪機的軸功率計算結果可以發(fā)現(xiàn)：解：比較1片2和、片風輪機的軸功率計算結果可以發(fā)現(xiàn)：()當風速低于 時，片風輪機的軸功率低于片風輪的軸功率；()只有當風速較高如高于 時，片風輪的軸功率才會大大地高于片風輪。第6章典型風輪機設計數(shù)據(jù)風典型風輪機設計數(shù)據(jù)學習要點1、了解德國Repower公司和Nordex公司的典型風力機設計數(shù)據(jù);2、掌握風力機特性核算方法；3、熟練掌握風電設備的優(yōu)化設計的方法；4、了解國內(nèi)一些典型風力機的設計數(shù)據(jù)。一、填空題：1全球最大的風力機供應商是 丹麥 的 公司。2德國 公司的風力機是用于 海上風電場。3風輪機的 能量利用系數(shù) 偏低，風能沒有被高效利用。原因是 高速特性數(shù) 設計偏小， 設計轉(zhuǎn)速 偏低， 設計點較大 偏離最佳高速特性數(shù)。二、判斷題1德國公司的風力機是用于海上風電場，德國 公司的風力機也可用于海上風電場。（J）5 風力機的風能利用系數(shù)數(shù)值都偏低，原因是高速特性數(shù)設計偏大。（X）3德國公司 、 風力機主要用于海上風電場。。（V）（V）5 風力機的風能利用系數(shù)數(shù)值都偏低，原因是高速特性數(shù)設計偏小，設計點較大偏離最佳高速特性數(shù)。（V）風力機的風能利用系數(shù)數(shù)值偏低。（V）三、選擇題1德國 公司的風力機額定功率為（）。A、5000W 、 5000kBW 、750kWC、 1500kDW、新疆金風科技 風力機設計風速為（） /A、12 、 14B、15C、 15.4D3德國 公司的 風力機用行星齒輪增速，（）電機。A雙回路異步 、單回路異步 、雙回路同步 、單回路同步4、用行星齒輪增速，雙回路異步電機的風力機是（）。A德國 公司的 風力機B德國 公司的風力機c德國 公司 、 風力機D以上都是四、簡答題1 、 風力機的風能利用系數(shù)都偏低，風能沒有被高效利用的原因是什么？答：風能沒有被高效利用原因是：高速特性數(shù)人設計偏小，設計轉(zhuǎn)速偏低，設計點較大偏離最佳高速特性數(shù)。、試簡述新疆金風科技 風力機典型設計數(shù)據(jù)？答： 風力機典型設計數(shù)據(jù)為：轉(zhuǎn)子直徑 ；6、m設計轉(zhuǎn)速 15.；5r/min設計功率 1。、00kW設計轉(zhuǎn)速 s1、m/3、風力發(fā)電機的轉(zhuǎn)速與傳動比之間有何關系？答：關系是：風力發(fā)電機電機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速范圍X傳動比i4、風力發(fā)電場選址應綜合考慮那些因素？五、計算題1已知風力機額定功率 ，設計額定風速，轉(zhuǎn)子直徑 6設計轉(zhuǎn)速，三片葉片，葉片長，重噸。用行星齒輪增速，雙回路異步電機，6級。（1）試對5風典型風風力機特性進行核算；（、）說明5風風輪的能量利用系數(shù)的高或低的原因，并對其優(yōu)化設計。解：（1））核算能量利用系數(shù)：風輪機功率與葉片長、風速、能量利用系數(shù)有下列關系：。"工=_-戶尤瑞121xx13-）核算葉頂周速風速比人

62.6713=4.8262.6713=4.82）可見：風輪機的能量利用系數(shù)偏低，風能沒有被高效利用。原因是高速特性數(shù)人設計偏小，設計轉(zhuǎn)速偏低，設計點較大偏離最佳高速特性數(shù)人。）優(yōu)化設2計：入。設計改進風輪轉(zhuǎn)速：3°乂!乂心30x13x75一”n= -= ： =14.78xr 可乂63、已知：新疆金風科技 風力機典型設計數(shù)據(jù)為風力機高速特性數(shù)如下圖所示，試對 風力機進行優(yōu)化設計。解：）核算能量利用系數(shù)和設計風速 ：風輪機功率與轉(zhuǎn)子半徑、風速、能量利用系數(shù)有下列關系：能量利用系數(shù)和風速用kDx打?rx62xi5.5匚”*u 解：）核算能量利用系數(shù)和設計風速 ：風輪機功率與轉(zhuǎn)子半徑、風速、能量利用系數(shù)有下列關系：能量利用系數(shù)和風速用kDx打?rx62xi5.5匚”*u = =）核算葉頂周速風速比人：6060可見：核算的 風力機的風能利用系數(shù) ，設計風速風能利用系數(shù)稍低，風能利用較好。如果高速特性數(shù)人設計再高點，設計轉(zhuǎn)速再

高點(見圖),設計功率可達高點(見圖),設計功率可達第7章風力機發(fā)電系統(tǒng)風力機發(fā)電系統(tǒng)學習要點1、了解恒速/恒頻發(fā)電機系統(tǒng)；2、了解變速/恒頻發(fā)電機系統(tǒng)；3、理解風力機對發(fā)電機及發(fā)電系統(tǒng)的一般要求；4、了解小型離網(wǎng)型風力機的直流發(fā)電系統(tǒng)。。一、填空題：TOC\o"1-5"\h\z1、風力發(fā)電包含了由 風能 到機械能，和由機械能到 電能 。、恒速恒頻發(fā)電機系統(tǒng)是較簡單的一種，采用的發(fā)電機有兩種： 同步發(fā)電機和鼠籠型感應 發(fā)電機。3 變速恒頻發(fā) 電機系統(tǒng)，可以在很寬的風速范圍內(nèi)，保持近乎恒定的最佳葉尖速比，從而提高了風力機的運行效率 。4同步發(fā)電機的主要優(yōu)點是，可以向電網(wǎng)或負載提供 無功功率 。5并網(wǎng)運行的風力發(fā)電機組要求發(fā)電機的 輸出頻率必須與電網(wǎng)頻率 一致。6保持發(fā)電機輸出頻率恒定的方法有兩種①恒轉(zhuǎn)速恒頻系統(tǒng)，采取失速調(diào)節(jié)或者混合調(diào)節(jié)的風力發(fā)電機以恒轉(zhuǎn)速運行時主要采用異步感應發(fā)電機:②變轉(zhuǎn)速恒頻系統(tǒng) ，用“電力電子變頻器” 將發(fā)電機發(fā)出的頻率變化的電能轉(zhuǎn)化成頻率恒定的電能。7感應發(fā)電機也稱為 異步 發(fā)電機?有鼠籠型和繞線型兩種。在恒速恒頻系統(tǒng)中，一般采用 鼠籠型異步電機。8感應發(fā)電機可以有 并網(wǎng)運行 和 單獨運行 兩種運行方式。9直流發(fā)電系統(tǒng)大都用于千瓦以下的微、小型風力發(fā)電裝置，與 蓄電池儲能器 配合使用。、直流發(fā)電系統(tǒng)所用的發(fā)電機主要是 交流永磁發(fā)電機 和 無刷自勵發(fā)電機 ,經(jīng)一 整流器 _整流后輸出直流電。二、判斷題、變速恒頻發(fā)電機系統(tǒng)與恒速恒頻系統(tǒng)相比，可提高了風力機的運行效率。（J2鼠籠型感應發(fā)電機稍高于同步速的轉(zhuǎn)速運行。IV3、與恒速/恒頻系統(tǒng)相比，變速/恒頻發(fā)電機系統(tǒng)的風/電轉(zhuǎn)換裝置的電氣部分變得較為復雜和昂貴。。（V）4、三相電機比相同額定功率的單相電機，一般體積較小、效率較高、。（V）5、同步發(fā)電機的同步轉(zhuǎn)速由電機極對數(shù)和頻率所決定（V）6、同步發(fā)電機的缺點是，它的結構以及控制系統(tǒng)比較復雜，成本比感應發(fā)電機高。（V）7三相電機比相同額定功率的單相電機，一般體積較大、效率較高。（X三、選擇題1、變轉(zhuǎn)速運行的風力發(fā)電機有（）兩大類。A雙繞組雙速感應發(fā)電機和雙定子感應發(fā)電機B高滑差感應發(fā)電機和雙定子感應發(fā)電機c不連續(xù)變速和連續(xù)變速D無刷雙饋發(fā)電機和鼠籠型感應發(fā)電機、、小型直流發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電主要有（）種。A、2 、3 、B4 C 、5 D3、（）發(fā)電機非常適合用于千瓦級的微、小型風力發(fā)電裝置。。A無刷爪極自勵 、交流永磁 、直流4、并網(wǎng)運行的風力發(fā)電機組,要求發(fā)電機的輸出頻率和電網(wǎng)頻率（）。A一致、恒定5、當電網(wǎng)中并入的風力電量達到一定程度,會引起電壓不穩(wěn)定，一般建議不大于（）。A、5% 、10％ B 、15%C、25% D四、簡答題1、風力機對發(fā)電機及發(fā)電系統(tǒng)的一般要求有哪些？答：（1）將不斷變化的風能，轉(zhuǎn)換為頻率、電壓恒定的交流電，或電壓恒定的直流電。（2高）效率地實現(xiàn)上述兩種能量轉(zhuǎn)換，以降低每度電的成本。（3穩(wěn)）定可靠地同電網(wǎng)、柴油發(fā)電機及其他發(fā)電裝置或儲能系統(tǒng)聯(lián)合運行，為用戶提供穩(wěn)定的電能。2、感應發(fā)電機單獨運行時，自勵建壓的條件是什么？答：在單獨運行時，感應發(fā)電機電壓的建立需要有一個自勵過程。自勵的條件，一個是電機本身存在一定的剩磁；另一個是在發(fā)電機的定子輸出端與負載并聯(lián)一組適當容量的電容器，使發(fā)電機的磁化曲線與電容特性曲線交于正常的運行點，產(chǎn)生所需的額定電壓。3、并網(wǎng)運行的風力發(fā)電機組,要求發(fā)電機的輸出頻率與電網(wǎng)頻率一致恒定方法有哪幾種？答：并網(wǎng)運行的風力發(fā)電機組,保持發(fā)電機輸出頻率與電網(wǎng)頻率一致恒定的方法有兩種:（1）恒轉(zhuǎn)速/恒頻系統(tǒng)。采取失速調(diào)節(jié)或者混合調(diào)節(jié)的風力發(fā)電機,以恒轉(zhuǎn)速運行時,主要采用異步感應發(fā)電機。（2）變轉(zhuǎn)速/恒頻系統(tǒng)。用“電力電子變頻器”將發(fā)電機發(fā)出的頻率變化的電能轉(zhuǎn)化成頻率恒定的電能。4、試畫出感應發(fā)電機單獨運行的自勵磁電路。第8章國外風電場及發(fā)展國外風電場及發(fā)展學習要點1、了解世界典型的風電場；2、了解最知名的一些風電設備制造商；一、填空題：1、,丹麥 最早開始研究風力發(fā)電技術。2隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在E經(jīng)逐步發(fā)展從陸地到 海上風能的全方位的風能利用。3世界風能利用排在前四位的是德國、美國 、西班牙和丹麥 _。4一個國家若其風電跨過O 千瓦這一門檻，則風電發(fā)展速度就會顯著加快。5風電的發(fā)展方向是： “變頻恒速” 發(fā)電系統(tǒng)、大型化風力機和 近！—風力機。6風力機正由等級向、? 大型化 的方向發(fā)展，商品化的風力機已達以上。7風電技術的不斷進步和風輪機的―大型—化、 高效化和規(guī)?；?，無疑將— —風電價格并推進其發(fā)展。8德國風力發(fā)電全球領先，目前是世界上風電裝機最多，風電技術最先進的國家。9風能發(fā)電發(fā)展最快的地區(qū)是歐洲。、美國風電發(fā)展證實風能發(fā)電最重要的在于政府的 政策支持。1美國公司為世界主要的風力發(fā)電機供應商之一，并且制造高質(zhì)量的 風力機葉片，提供先進的機組制造、維護方案等服務。目前的產(chǎn)品容量在 至，都具有 變速變槳距 運行的特征，且配置了獨特的“ "電子 控制裝置,可用于海上風電場或內(nèi)陸電場，其中的風力機是全球銷售量最好的機型之一。二、判斷^ 1德國 基于創(chuàng)新的技術，制造的風電機可安裝于陸上或海上，風大處或風小處等多種地理位置，最大容量達。（J）2美國風電發(fā)展證實風能發(fā)電最重要的在于政府的政策支持。（V3丹麥 提供的風力機容量范圍自 至，每個機組都確保操作簡易，使用效率高，性能最優(yōu)化。（V）4美國風電發(fā)展證實風能發(fā)電最重要的在于政府的投支。（X、德國 采用了變槳距的方式獲取最大能源，減小噪聲。（V）6德國 采用控制系統(tǒng)時刻記錄、評估和控制風力機內(nèi)外部信息，完整控制和調(diào)整風力機系統(tǒng)及風電場，并能在線觀察所記錄的運行數(shù)據(jù)。（V）7風輪機“風能利用系數(shù)”與葉尖速比人無關。（X）8風力機的功率大小和風速、風輪直徑有關。（V、風力機的葉片寬度、葉片數(shù)與轉(zhuǎn)速成正比。（X0、風力發(fā)電機的塔架高度增加，風速增加，功率也增加，則提高風力機的塔架高度可提高發(fā)電量。（V三、選擇題i已可生產(chǎn)級或更大型的風力機的國家有（）。A丹麥、德國 、印度、意大利c日本、西班牙和美國 、以上都是2商品化的風力機已達（ ）以上。3、歐盟國家風電裝機總容量位居首位的國家為（）。A丹麥 、西班牙 、德國 、荷蘭4、俄羅斯研制出（A）千瓦小型移動風力發(fā)電機可滿足無電地區(qū)、偏遠村鎮(zhèn)和野外工作需求。A、30 、 40B、 20 、C10D5、發(fā)展風力發(fā)電的關鍵環(huán)節(jié)是（B）。A政府的政策支持、新技術和新材料、政府投資、核算改進設計轉(zhuǎn)速四、簡答題1、德國風力發(fā)電全球領先，風電技術先進的根本原因是什么？答：德國十分重視風電發(fā)展，德國制定了《可再生能源促進法》，規(guī)定（1）擁有電網(wǎng)的電力供應公司必須無條件接受風能、太陽能等各類可再生能源發(fā)電設備所生產(chǎn)的電力；（2）根據(jù)電力生產(chǎn)設備的技術條件、生產(chǎn)成本，政府規(guī)定各種類型再生能源發(fā)電電價，并每三到四年調(diào)整一次；（3）從法律上規(guī)定的可再生能源發(fā)電電價，保證經(jīng)營者可得到一定的利潤，從而激發(fā)了人們開發(fā)可再生能源的熱情。2、當前世界上風能利用激增的原因是什么？答：（1）、風力發(fā)電隨著科技進步，技術相對成熟；（2）、人們重視風電發(fā)展，政府政策支持；（3）、發(fā)展風力發(fā)電的關鍵環(huán)節(jié)是新技術和新材料，風力發(fā)電的技術和材料已有很大改進。3美國公司制造的風力發(fā)電機在市場上有哪些競爭優(yōu)勢？答：美國公司制造的風力發(fā)電機在市場上有哪些競爭優(yōu)勢就在于：美國 公司為世界主要的風力發(fā)電機供應商之一，風力機的設計和生產(chǎn)位于德國、西班牙和美國 州，并且制造高質(zhì)量的風力機葉片，提供先進的機組制造、維護方案等服務。目前的產(chǎn)品容量在 至6都具有變速變槳距運行的特征，且配置了獨特的“ ”電子控制裝置，可用于海上風電場或內(nèi)陸電場，其中的風力機是全球銷售量最好的機型之一。第9章國內(nèi)風電場及發(fā)展國內(nèi)風電場及發(fā)展學習要點1、了解我國的風電資源、風電場；2、了解主要的風電設備供貨商；3、了解國內(nèi)風電產(chǎn)品及設備制造商。一、填空題：1、我國風能資源儲量居世界第 三 位，僅次于 俄羅斯和美國，僅陸上可開發(fā)的裝機容量就達億千瓦。2、我國風能資源分布很廣，在東南沿海、山東、遼寧沿海及其島嶼年平均風速達到6?9 m/s,內(nèi)陸地區(qū)如內(nèi)蒙古北部，甘肅、新疆北部以及松花江下游也屬于風資源豐富區(qū)，風速達到 63 m/s；在這些地區(qū)均有很好的開發(fā)利用條件。3我國風能利用的發(fā)展階段其中的主要設備采用的是 進口 設備并由國外政府軟貸款協(xié)助完成。4目前我國E有各種用途的微型風力機以下；小型風力機 ?；中型風力機 ?W5目前我國運行機組中，國產(chǎn)風電機制造商主要有 新疆金風和西安維德 和 洛陽一拖美德。6新疆烏魯木齊 達坂城 風力發(fā)電廠的單機容量和總裝機容量居全國第一，并成為亞洲最大的風力發(fā)電場。能源和環(huán)境 兩大主題，是當今人類要生存和發(fā)展要解決的最緊迫問題。內(nèi)蒙古是我國北部地區(qū)的風能富集區(qū)，占全國風能儲量的％,居全國之首，開發(fā)條件十分優(yōu)越。廣東省 “借風生電”經(jīng)濟效益、環(huán)保效益明顯，還可以利用風能、水利兩者配合互補，來 調(diào)節(jié)一全省電力供應。、中國發(fā)展風能的一個良好途徑，就是在 德國、丹麥及西班牙―世界上風能發(fā)展最好的三個國家廠商的幫助下，引進并消化、吸收相關的技術，這其中包括風能 測量、 風場 設計、資金籌措、風力發(fā)電機裝置的設計與 生產(chǎn) 、及風場建設、風場管理等。二、判斷題、廣東可以利用風能、水利兩者配合互補，來調(diào)節(jié)全省電力供應。 (J2、風力發(fā)電由于具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益,已受到世界各國政府的高度重視。v)、如果國家出臺多種優(yōu)惠政策，則風電會在電力市場上開始具有很強的競爭力。(v4碳纖維葉片一定比玻纖葉片貴?，F(xiàn)在國外新的級風力機葉片的整個橫梁都采用碳纖維。(X)5、廣東將率先建海上風電場，在海上發(fā)展風電，前景更好。(v)6、盡管我國近幾年風力發(fā)電每年都在增長，但裝備制造水平與裝機總容量與發(fā)達國家還有很大差距。(V)7沒有政府的政策支持，風力發(fā)電在電力市場上也具有很強的競爭力。(X8列入特許經(jīng)營權項目，就意味著列入了國家風電發(fā)展計劃。(V9、我國裝備制造水平與裝機總容量與發(fā)達國家還有很大差距，故我國風力發(fā)電潛力不大。(X)、我國的風力發(fā)電裝置大都由歐美引進，而且都是? 長的玻璃鋼葉片，由于規(guī)模小，風電成本較高。(v)三、選擇題1、()目前是風電行業(yè)全國最大的復合材料供應商。生產(chǎn)風力機葉片、機艙罩及其他復合材料制品，同時開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的大型風力機葉片。A天津塘沽海洋科技工業(yè)園 、中美供應公司c天津升華國際貿(mào)易有