风能与风力发电技术.题库(上)洪.pdf

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1、第 1 页 共 17 页风能与风力发电技术题库(上)洪庆第 1 章 风与风能风与风能学习要点1、掌握有关风与风能的基本知识；2、了解风的形成、种类；3、理解风能的定量描述方法和风的地域特征；4、掌握风电场的优化选址方法。一、填空题：1、世界风能总量为21013 W，大约是世界总能耗的_三_倍。2、风随高度变化的经验公式很多，通常采用“指数公式”_。3、二十一世纪的最主要能源是_核能 _、_地热能 _ _、_太阳能 _、_海洋能 _、_氢能 _、_可燃冰 _和_风能 _。4、_ 空 气 在 一 秒 钟 时 间 里 以 速 度 V 流 过 单 位 面 积 产 生 的 动 能称为“风能密度”。5、风

2、 能 密 度 计 算 方 法 可 用 _ 直 接 计 算 法 _ 和 _概 率 计 算 法求平均风能密度。6、风能利用是否经济，取决于风力机轮毂中心高处最小年平均风速。其界线目前取在大约5m/s，根据实际的利用情况，这一界线值可能高一些或低一些。7、相等的年平均风速随高度变化，其趋势总是向上移动。8、我国最大风能资源区：_东南沿海及其岛屿_。9、我国次最大风能资源区：内蒙古和甘肃北部。10、我国较大风能资源区：青藏高原、三北地区的北部和沿海。11、根据 _ 第一级区划指标、第二级区划指标和第三级区划指标原则，可将全国风能资源划分为4个大区、30个小区。12、根据我国风能资源的实际情况，“风能资

3、源丰富区”标定为：年平均风速在6m/s以 上，年 平 均 有 效 风 能 功 率 密 度 大 于300W/m,风速 3 25m/s 的小时数在 5000小时以上的地区。13、反映风能资源丰富与否的主要指标有年平均风速、有效风能第 2 页 共 17 页功率密度、有效风能利用小时数、容量系数等，这些要素愈大，则风能愈丰富。14、我国属季风气候，冬季风大，夏季风小，但是在我国北部和沿海，由于天气和海陆的关系，风速年变化较小。在沿海地区，选址要避开台风经常登陆的地点和雷暴易发生的地区。二、判断题1、风向和风速是描述风特性的两个重要参数。（）2、风随高度变化通常采用“指数公式”，其经验指数，它取决于大气

4、稳定度和地面粗糙度。（）3、核能发电（特别是核聚变能发电）是人类最现实和有希望的能源方式，核能是一种无污染的可再生能源，它取之不尽，用之不竭，分布广泛。（）4、风能和风速是描述风特性的两个重要参数。（）5、风能是一种无污染的可再生能源，它取之不尽，用之不竭，分布广泛。（）6、可用”直接计算法”和”概率计算法”求平均风能密度。（）7、风能在时间和空间分布上有很强的地域性，所以选择品位较高的地址，只要利用已有的气象资料进行分析筛选，就可以确定最佳风电场的地址。（）8、风随高度变化通常采用“指数公式”，其经验指数，只取决于大气稳定度（）9、风电场的选址一般分预选和定点两个步骤，定点是在风速资料观测的

5、基础上，进行风能潜力的估计，作出可行性的评价，最后确定风力机的最佳布局。（）10、其主导风向频率在 30 以上的地区，可以认为是风向稳定地区。（）11、在沿海地区，选址要避开台风经常登陆的地点和雷暴易发生的地区。（）12、封闭的谷地，风速比平地小。（）13、长而平直的谷地，当风沿谷地吹时，其风速比平地加强，即产生狭管效应，风速增大。（）14、当风垂直谷地吹时，风速亦较平地为小，类似封闭山谷。（）15、封闭的谷地，风速比平地大。（）16、当风垂直谷地吹时，风速亦较平地为大，类似封闭山谷。（）三、选择题1 主导风向频率在（A）以上的地区，可以认为是风向稳定地区。A、30%B、50%C、60%D、8

6、0%2、风电场的选址一般分（A）两个步骤。第 3 页 共 17 页A、预选和定点 B、筛选和定点C、预选和筛选 D、定点观测和可行性的评价3、山地对风速影响的水平距离，在向风面为山高的510倍，背风面为山高的(C)倍。A、5 B、10 C、15 D、510 4、风电场选在容量系数大于(A )的地区，有较明显的经济效益。A、30%B、20%C、10%D、515%5、风速随地面高度的变化随之变化,地面粗糙度越大，这种变化就(A )。A、越大 B、越小 C、基本不变 D、不确定6、将年平均有效风能密度大于 200Wm、3 20m 八风速的年累积小时数大于(B）h的划为风能丰富区。A、30005000

7、 B、5000 C、2000 3000 D、1500 7、将 50Wm 以下、320m s风速的年累积小时数在(A )以下的划为风能贫乏区。A、2000 B、20003000 C、3000 D、1500 8、大风能资源区为（A）A、黑龙江和吉林东部以及辽东半岛沿海B、内蒙古和甘肃北部C、东南沿海及其岛屿D、青藏高原、三北地区的北部和沿海9、风能密度与平均风速的关系是（C）A、成正比 B、成反比 C、三次方成正比 D、平方成正比10、根据我国风能资源的实际情况，“风能资源丰富区”标定为：年平均风速在6m/s 以上，年平均有效风能功率密度大于 300W/m,风速 3 25m/s的小时数在（A ）小

8、时以上的地区。A、5000 B、3000 5000 C、2000 3000 D、2000 四、简答题1、为什么说风电场场址直接关系到风力机的设计及风力机型选择？答：世界风能总量大约是世界总能耗的三倍。风能在时间和空间分布上有很强的地域性，要选择品位高的风电场址，除了利用已有的气象资料外还要利用流体力学原理，研究大气流动的规律。因此风电场场址直接关系到风力机的设计或风力机型选择。第 4 页 共 17 页2、二十一世纪的最主要能源有哪些？答：核能、太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能和可燃冰。3、何为风能？风能可用什么来描述？答：空气流动具有的动能称为风能。风能可用“风能密度”来描述。空气在一秒钟时

9、间里以速度V流过单位面积产生的动能称为“风能密度”，风能密度与平均风速 V 的三次方成正比。4、风能密度的计算方法有哪几种？答：风能密度的计算方法有：直接计算法和概率计算法。5、我国最大风能区是指哪些区域？答：东南沿海及其岛屿。这一地区，有效风能密度大于、等于200W m的等值线平行于海岸线，沿海岛屿的风能密度在300W m 以上，有效风力出现时间百分率达8090，大于、等于8m s 的风速全年出现时间约70008000h，大于、等于 6ms 的风速也有 4000 h 左右。6、我国的次最大风能区是指哪些区域？答：我国次最大风能资源区：内蒙古和甘肃北部。7、什么是风的特性参数？答：风向和风速是

10、描述风的特性参数。“风向”是指风吹来的方向，“风速”是表示风移动的速度，即单位时间空气流动所经过的距离。8、“风能资源丰富区”的主要指标有哪些？答：风能丰富区：主要考虑有效风能密度的大小和全年有效累积小时数。将年平均有效风能密度大于 200Wm、3 20m 八风速的年累积小时数大于 500Oh的划为风能丰富区。9、风电场选址基本步骤有哪两个？答：选址一般分预选和定点两个步骤。预选是从10 万 km 的大面积上进行分析，筛选出 1 万 km 较合适的中尺度区域，再进行考察选出 100km 的小尺度区域，该区满足在经验上看是可以利用的，且有一定的可用面积。然后收集气象资料，并设几个点观测风速；定点

11、是在风速资料观测的基础上，进行风能潜力的估计，作出可行性的评价，最后确定风力机的最佳布局。10、风电场选址技术标准有哪些？答：（1)风能资源丰富区（2)容量系数较大地区（3)风向稳定地区（4)风速年变化较小地区第 5 页 共 17 页（5)气象灾害较少地区（6)湍流度小地区11、同一地点年平均风速如何随高度变化？答：同一地点相等的年平均风速随高度变化，其趋势总是向上移动。五、计算题1、在一丘陵连绵的山地背面有一块10 万平方千米以上的较为平坦的地面上拟建一个风电场，已知山峰的最高点高出平地300 米，问风电场应选定在哪一区域较为合适。解：因山地对风速影响的水平距离在山的背面为山高的15 倍，则

12、有：L=15*300=4500m=4.5km 即风电场应选定在离山的背面4.5 公里以外区域较为合适。2、已知某地 10米高处的风速为6m/s,经验指数 n取0.5，试问该地 160m 高处的风速应为多少？解：Vw=Vi(HW/Hi)n=6*(160/10)0.5=24m/s第2章风能发电风能发电学习要点1、了解风力机的各种形式2、掌握风能发电的基本原理和主要设备3、了解风电设备的优化设计的方法一、填空题：1、风力机大体可分为_水平轴式 _和_垂直轴式 _两大类风力机，在目前发电风力机中,_水平轴式高速风力机占绝大多数。2、风力发电装置主要包括：_ _风轮机 _ _、_传动变速装置、_发电机

13、_ _ 等。3、风 力 机 发 电 成 本 取 决 于 _ 效 率 _、_ 容 量_和_年平均风速 _。4、风力发电的价值可被定义为:利用风能时所节省的_燃料费 _、_容量费 _和_排放费 _。这个价值相当于所节省的 _纯社会 _费用。5、高速风力机的风轮，叶片特别少，一般由_23_ 个叶片和轮毂组成。6、风力机可设计成_顺风 _和_逆风 _两种形式，一般大第 6 页 共 17 页多为 _逆风 _式。7、_顺风 _向风力机的风轮能自然地对准风向，般不需要进行调向控制。8、逆风向风力机必须采用_调向 _装置。9、拟 建 风 电 场 的 年 平 均 风 速 应 大 于 _6_m/s(滨 海 地 区

14、)和_5.8 _m/s(山区)。10、风力发电场址要求风电场离电网_近_，一般应小于 _20_km。11、一般风电场总容量不宜大于电网总容量的_5_。12、风力发电机布置应根据风电场盛行风向，_年平均风速 _等条件确定 _主导风向 _，风力机排列应与主导风向_垂直 _。13、单列型风力机的列距约为_ 3 _D(D 为风轮直径)；双列型布置的行距约为_ 6 _D，列距约为 4.5D；多列型布置的行列距约为_ 7 _D。14、风电场选址一般分_预选 _和_定点 _两个步骤。_预选 _是从 10 万 km 的大面积上进行分析，筛选出_1 万_km 较合适的中尺度区域，再进行考察选出 _100_km

15、的小尺度区域观测试验，最后定点确定风力机的最佳布局。15、为考虑风力发电的投入和效益，在风机选型时，可按_发电成本最小 _原则作为指标。二、判断题1、风能利用就是将风的动能转换为机械能，再转换成其他能量形式。（）2、风轮在塔架的前面迎风旋转,叫做“逆风向风力机”。（）3、顺风向风力机则能够自动对准风向,不必要调向装置。（）4、风轮在塔架的前面迎风旋转,叫做“迎风向风力机”（）5、顺风向风力机则能够自动对准风向,不必要调向装置。（）6、顺风向风力机风吹向风轮,塔架会干扰流向叶片的空气流，使风力机性能降低。（）7、风力机发电成本取决于效率、容量和年平均风速。（）8、逆风向风力机风吹向风轮,塔架会干

16、扰流向叶片的空气流，使风力机性能降低。（）9、逆风向风力机则能够自动对准风向,不必要调向装置。（）10、风力机发电成本仅取决于效率和年平均风速。（）第 7 页 共 17 页11、风能的引入将有可能使燃烧矿物性燃料的发电设备在低负荷状态下运行，从而导致热耗较高。（）12、节省燃料的多少将取决于风力发电的普及水平，且必须把发电系统当作一个整体来分析。（）13、风力发电能力的增加和更有效的矿物燃料发电站的建立，才能有效降低单位发电的燃料消耗。（）14、高速风力机的风轮，叶片特别少，一般由23 个叶片和轮毂组成。（）15、高速风力机的风轮，叶片较多。（）16、风电场场址实测的风速风向资料应至少连续一年

17、。（）17、要求风电场离电网近，一般应小于 20km。（）18、风电场场址实测的风速风向资料应至少连续半年。（）19、风电场总容量不宜大于电网总容量的5，否则应采取特殊措施，满足电网稳定要求。（）20、变桨距风力机能主动以全桨方式来减少转轮承受的风压力，是兆瓦级风力发电机发展的方向。（）21、前后排风力发电机之间应有 5D 以上的间隔。（）22、要求风电场离电网近，一般应小于 30km。（）23、风力机“性能价格比最优”原则，永远是项目设备选择决策的重要原则。（）24、当风力机出现故障时，如超过了设计的允许值，应当及时切出。（）25、前后排风力发电机之间应有 3D 以上的间隔。（）三、选择题1

18、、风力机发电成本取决于（B）。A效率 B、效率、容量和年平均风速 C、年平均风速 D、容量和年平均风速2、风力机可设计成顺风向和逆风向两种形式，一般大多为（A）。A、逆风向式 B、顺风向式3、高速风力机的风轮，叶片一般由（A）个叶片和轮毂组成。A、23 B、较多4、拟定风电场实测的多年平均风速、风向和常规气象实测资料。一般要求年平均风速在（A）m/s 以上。A、6 B、612 C、12 D、35 第 8 页 共 17 页5、风力发电出力有较大的随机性，一般来说，风电场总容量不宜大于电网总容量的（A）。A、5%B、10%C、15%D、20%以上6、当风电场平均风速为 6.0 7.0m/s 时，D

19、 为风轮直径,双列型布置的行列距分别为（A）。A、6D 和4.5D B、3D 和4.5D C、4.5D 和7D D、7D和5D 7、当风电场平均风速为 6.0 7.0m/s 时，单列型风力机的列距约为（A）(D 为风轮直径)A、3D B、4D C、5D D、6D 8、当风电场平均风速为 6.0 7.0m/s 时，多列型布置的行列距约为（A）。A、7D B、6D C、5D D、4.5D 四、简答题1、风力发电设备决策的原则是什么？答：风力发电设备决策的原则是性能价格比原则。2、风力发电有何特点？答：风力发电有以下特点：第一，风机的输出受风力发电场的风速分布影响；第二，风力发电虽然运行费用较低、建

20、设工期短，但建风场的一次性投资大，明显表现出风力发电项目需要相对较长的资本回收期，风险较大。因此，在风机选型时，可按发电成本最小原则作为指标，因为它考虑了风力发电的投入和效益。同时，在某些特殊情况下，如果风力发电间的相差不大，则风力机选型时发电成本最小原则就可转化为容量系数最大原则。3、风力发电机组选型和布置有哪些要求？答：（1）、风力发电机布置要综合考虑地形、地质、运输、安装和联网等条件。应根据风电场风向玫瑰图和风能密度玫瑰图显示的盛行风向，年平均风速等条件，确定主导风向，风力机排列应与主导风向垂直。对平坦、开阔的场地，风力机可布置成单列型、双列型和多列型。多列布置时应呈“梅花型”，以尽量减

21、少风力机之间尾流的影响。（2）、多种布置方案计算表明；当风电场平均风速为 6.0 7.0m/s 时，单列型风力机的列距约为 3D(D 为风轮直径)；双列型布置的行距约为 6D，列距约为 4.5D；多列型布置的行列距约为 7D。风电场平均风速越大，布置风力机的间距可以越小。（3）、前后排风力发电机之间应有 5D 以上的间隔。4、风力发电场选址应综合考虑那些因素？答：(1)年平均风速较大第 9 页 共 17 页从经济角度考虑，即使在经济较发达，常规能源缺乏的东部沿海地区，建议拟建风电场的年平均风速应大于 6m/s(滨海地区)和 5.8m/s(山区)。在这样的风况条件下，如选用单机容量 500 60

22、0kW 级风力发电机，等效年利用小时数有20002600h，上网电价达到0.80 1.00 元/kWh，项目就具有良好的经济效益(2)风电场场地开阔，地质条件好，四面临风。（3)交通运输方便(4)并网条件良好，要求风电场离电网近，一般应小于 20km。（5)不利气象和环境条件影响小 (6)土地征用和环境保护5、水平轴式风力发电装置由哪几部分组成？答：水平轴式风力发电装置主要由以下几部分组成:风轮、停车制动器、传动机构(增速箱)、发电机、机座、塔架、调速器或限速器、调向器等。6、风力机风轮是如何构成的？各部分的作用是什么？答：一般由 23 个叶片和轮毂组成。风轮叶片的功能是将风的动能转换为机械能

23、并带动发电机发电。轮毂实现叶片桨距角控制。五、计算题1、如果设计一个发电能力为400kW 的风电场，需要500kVA、400V 升到 10kV 的变压器一台，1 公里的 400V 架空线造价 10 万元，这样项目每千瓦投资在 3 千元左右。若采用功率为 4000 瓦的小型风力发电机组 108 台组成 400kW 的风电场是否合适？若按有效年利用 4000h来测算，其投资的电价为多少元/度？解：（1）、4000 瓦的小型风力发电机组的理论台数为：400*103/4000=100 台考虑风能的利用率108*4kw=432kw400kw 则用 108台400kw的风力发电机是合适的。（2）、其投资电

24、价为 3000/4000=0.75元/度第 3 章 风力发电技术风力发电技术学习要点1、了解风力发电机组功率调节方式；2、掌握风力发电机变速运行特点及变转速控制的概念；3、了解迎风技术及对风调节的基本方法；4、理解风力机控制技术及风电场的优化问题。第 10 页 共 17 页一、填空题：1、风力发电机组在超额定风速(一般为1216m/s)以后,必须 _降低风轮 _的能量捕获,使 _功率 _输出仍保持在额定值附近。同时也保证风力机安全不受损害。2、功率调节方式主要有_定桨距失速调节_、_ 变桨距角调节 _ 和_混合调节 _ 三种调节方式。3、风力发电机组的输出功率主要受:_风速 _、_桨距角 _和

25、高速特性数三个因素的影响。4、变转速控制就是使风轮跟随风速的变化相应改变其旋转速度,以保持基本恒定的_最佳速比_。_5、并网运行的风力发电机组,要求发电机的_输出频率 _必须与 _电网频率 _一致。6、保持发电机输出频率恒定的方法有两种:_恒转速/恒频系统 _，采取失速调节或者混合调节的风力发电机,以恒转速运行时,主要采用 _异步感应发电机_；_变转速/恒频系统 _，用_ _“电力电子变频器”将发电机发出的频率变化的电能转化成频率恒定的电能。7、为保证风轮机稳定工作，必须有一个_迎风装置跟踪风向变化，使风轮随风向变化自动相应转动，保持风轮与风向始终垂直。8、当电网中并入的风力电量达到一定程度,

26、一般建议不大于10，否则会引起电压不稳定。9、风力发电系统模型具有很强的非线性、不确定性和多干扰等特点。10、风电机年利用时间高于2000小时才有“开发价值”；年利用时间高于2500小时有“良好开发价值”；年利用时间高于3000小时为“优秀风电场”。11、设计风力机桨叶叶型的规则是：低速风力机多叶片，高速风力机少叶片。二、判断题1、功率调节是风力发电机组的关键技术之一。（）2、风力发电机组在风速超过 12 16m/s 以后,必须降低风轮的能量捕获。（）第 11 页 共 17 页3、对于某设计风速有一最佳的转速，风速愈高最佳的转速愈高。（）4、对于某设计风速有一最佳的转速，风速愈高最佳的转速愈低

27、。（）5、对于某设计风速有一最佳的转速，是风轮机设计的关键点！（）6、为保证风轮机稳定工作，必须有一个装置跟踪风向变化，以保持风轮与风向始终垂直。（）7、风力发电机组在风速超过超过额定风速以后,不必降低风轮的能量捕获。（）8、功率调节只是为了限制叶片承受的负荷和整个风力机受到的冲击。（）9、当电网中并入的风力电量达到一定程度,不会引起电压不稳定。（）10、功率调节能使功率输出仍保持在额定值附近。（）11、一般风轮机迎风装置上设计的尾舵面积就可以保证风轮机桨叶永远对准风向。（）三、选择题1、风力机发电机组在超过（C）m/s 的风速以后，必须降低风轮的能量捕获。A、5 B、6 C、1216 D、2

28、025 2、风力机发电机组功率调节方式主要有（A）种调节方式。A、3 B、2 C、4 D、5 3、变桨距角型风力发电机能使风轮叶片的安装角随风速而变化,风速增大时，风力机功率相应（A）。A、增大 B、减少 C、变化4、风力发电机组的输出功率主要受（C）的影响。A、风速 B、风速和高速特性数C、风速、桨距角和高速特性数 D、风速和桨距角5、对于某设计风速有一最佳的转速，风速愈高最佳的转速愈（B），这是风轮机设计的关键点。A、低 B、高6、并网运行的风力发电机组,要求发电机的输出频率和电网频率（A）。A、一致 B、恒定7、当电网中并入的风力电量达到一定程度,会引起电压不稳定，一般建议不大于（B）。

29、A、5%B、10 C、15%D、25%8、一般认为：风电机年利用时间高于（D）小时才有“开发价值”。A、5000 B、4000 C、3000 D、2000 9、一般认为：风电机年利用时间高于（B）小时有“良好开发价值”。A、2000 B、2500 C、3000 D、4000 第 12 页 共 17 页10、一般风电机认为：风电机年利用时间高于（A）小时为“优秀风电场”。A、3000 B、3500 C、5000 D、8000 四、简答题1、风力发电机组功率调节的作用是什么？答：功率调节是风力发电机组的关键技术之一。风力发电机组在超过额定风速(一般为 12 16m/s)以后,由于机械强度和发电机、

30、电力电子容量等物理性能的限制,必须降低风轮的能量捕获,使功率输出仍保持在额定值附近。这样也同时限制了叶片承受的负荷和整个风力机受到的冲击,从而保证风力机安全不受损害。2、风力发电机组功率调节的方式主要有哪几种？答：功率调节方式主要有定桨距失速调节、变桨距角调节和混合调节 3 种方式。3、并网运行的风力发电机组,要求发电机的输出频率与电网频率一致恒定方法有哪几种？答：并网运行的风力发电机组,保持发电机输出频率与电网频率一致恒定的方法有两种:（1）恒转速/恒频系统。采取失速调节或者混合调节的风力发电机,以恒转速运行时,主要采用异步感应发电机。（2）变转速/恒频系统。用“电力电子变频器”将发电机发出

31、的频率变化的电能转化成频率恒定的电能。4、影响风力发电机组的输出功率主要因素是什么？答：:风力发电机组的输出功率主要受三个因素的影响，即：（1）、风速：V （2）、桨距角：（3）、高速特性数：。5、风力发电机组变转速运行（相对于恒转速运行）有哪些优点？答：具有较好的效率,可使桨距角调节简单化。低风速时,桨距角固定,高风速时,调节桨距角限制最大输出功率。能吸收阵风能量。把阵风风能余量存储在风轮机转动惯量中,减少阵风对风力发电机组带来的疲劳损坏,减少机械应力和转矩脉动,延长机组寿命。当风速下降时,高速运转的风轮动能便释放出来变为电能送给电网。系统效率高。第 13 页 共 17 页变转速运行风力机可

32、以在最佳速比、最大功率点运行,年发电量一般可提高10 以上。改善功率品质。由于风轮系统的柔性，从而减少了输出功率的波动。减小运行噪声。低风速时,风轮处于低转速运行状态,使噪声降低。第 4 章风轮机基本理论和工程设计风轮机基本理论和工程设计学习要点1、了解瞬时风速、平均风速、风速频率的概念；2、掌握风力发电机变速运行特点及变转速控制的概念；3、理解风能利用系数的意义；4、理解“风能玫瑰图”。5、掌握风轮机工程设计的基本方法。一、填空题：1、风能利用系数相当叶轮机的_效率 _。2、_叶尖风速比 _相当叶轮机的速比，是风力机最重要的参数。3、某地一年内发生同一风速的小时数与全年小时数（8760 小时

33、）的比，称为该风速的_“风速频率”_。4、为使风力发电装置上的发电机不太重，且极数少，就必须在风轮与发电机之间设置一个增速齿轮箱，把转速提高，达到发电机的转速。5、并网运行的风力发电机组,要求发电机的_输出频率 _必须与 _电网频率 _一致。6、保持发电机输出频率恒定的方法有两种:_恒转速/恒频系统 _，采取失速调节或者混合调节的风力发电机,以恒转速运行时,主要采用 _异步感应发电机_；_变转速/恒频系统 _，用_ _“电力电子变频器”将发电机发出的频率变化的电能转化成频率恒定的电能。7、为定量的衡量风力资源，通常用_风能玫瑰图 _来表示。图上射线长度是某一方向上_风速频率 _和_平均风速 _

34、三次方的积，用以评估各方向的风能优势。8、变桨距风力发电机的变距机构增加了运行的费用，但根据风力机最佳设计原则，允许变距机的成本费用比失速机高_20%_，认为也是经济的。9、为使发电机不太重，且极对数少，发电机转速就相当高（1500 3000 r/min）。那么第 14 页 共 17 页就必须要在风轮与发电机之间设置一个_增速齿轮箱 _，把转速提高，达到发电机的转速。10、风力发电机的刹车机构，用在_静止 _或_正常运行 _时。一般形式不同，但要求有很高的可靠性，使风轮快速回到_静止 _位置。二、判断题1、瞬时风速是短时间发生的实际风速，也称有效风速。（）2、“风速频率”是风能资源和风能电站可

35、研报告的基本数据。（）3、为在风轮各桨叶截面上有最佳的冲角和产生最大的升力，沿高度桨叶做成是扭曲的。（）4、风经风轮做功，因此风的能量全部被转化为机械能。（）5、风速与地形、地势、高度、建筑物等密切相关，风能桨叶高度处的风速才是风轮机设计风速。（）6、风能桨叶高处的风速才是风轮机设计风速，因此，设计风轮机电站还要有风速沿高度的变化资料。（）7、风轮机“风能利用系数C”与叶尖速比无关。（）8、风力机的功率大小和风速、风轮直径有关。（）9、风力机的叶片宽度、叶片数与转速成正比。（）10、风力发电机的塔架高度增加，风速增加，功率也增加，则提高风力机的塔架高度可提高发电量。（）三、选择题1、用以评估各

36、方向风能优势的“风能玫瑰图”上射线的长度是表示某一方向上（C）。A、风速频率和瞬时风速的积 B、平均风速和瞬时风速三次方的积C、风速频率和平均风速三次方的积 D、风速频率和平均风速的积2、风力机的功率大小与（D）有关。A、风力机的型式 B、风速 C、风轮直径 D、风速、风轮直径3、恒转速风力发电机特性表明，随风速增加其功率（A）。A、增大 B、不变 C、减小4、根据风轮机的（D）设计风轮机的转速和风轮直径。A、设计风速和功率 B、风场风密度C、高速特性曲线 D、以上都是5、风轮机进行优化设计的基本要求是（A）。第 15 页 共 17 页A、核算的高速特性数、改进后的风力机功率及优化设计风轮转速

37、。B、优化设计改进风速。C、核算改进后的风力机功率 D、核算设计改进风轮转速，计算高速特性数。四、简答题1、风轮机进行优化设计的内容和步骤是什么？答：（1）、核算高速特性数。（2）、优化设计：根据最佳opt 设计改进风轮转速。（3）、计算改进后的风力机功率。（4）、分析同样风速下，比原设计方案的功率增大了多少倍。2、风力发电机装置中刹车机构的作用是什么？一般常采用哪几种形式？答：刹车机构常用于安全系统，用在静止或正常运行时。一般常采用机械的、电器的或空气动力式刹车。形式不同，必须有很高的可靠性，使风轮快速回到静止位置。3、如何根据风轮机的额定功率、设计风速、高速特性曲线、风场风能密度设计风轮机

38、的转速和风轮直径？答：按最佳风能利用系数设计，取相应的叶片。（1）由图查得对应opt 的风能利用系数Cp （2）计算风轮半径:(3)计算风轮直径 :D=2r （4）计算风轮机转速：4、风力发电机组为什么要在风轮与发电机之间设置一个增速齿轮箱？答：为使发电机不太重，且极对数少，发电机转速就相当高（15003000 r/min）。那么就必须要在风轮与发电机之间设置一个增速齿轮箱，把转速提高，达到发电机的转速。5、用于风力发电的风力机上的叶片应如何设计选型？答：用于发电的风力机，风力机要能得到很大的输出扭矩，就需要较大的叶片实度第 16 页 共 17 页（较多的叶片数），即使在低风时仍有较高的扭矩输

39、出。风轮带动的是高转速的发电机，为避免齿轮箱过大，就希望风轮有尽可能高的转速，叶片宽度、叶片数与转速成反比。两方面都应合理选择，使叶片几何型式和转速都能合理。五、计算题1、已知 N80/2500kW 型风轮机设计风速为15m/s，额定功率 2500kW，转子直径 D=80m，设计转速为 15r/min，风场风密度取=1.21kg/m3。风轮机高速特性曲线如下图所示，试对 N80/2500kW风轮机进行优化设计。解：核算的高速特性数：=4。19，风能利用系数Cp=0.241，小于最佳 0pt=7.0 和 C Pmax=0.43，风能没有高效利用。优化设计：根据最佳=0.7，设计改进风轮转速。风轮机转速：改进后的风力机功率：同样风速下，比原设计方案的功率增大1.77 倍。2、试设计一台1500kW风轮机，要求设计风速为 13m/s，风轮高速特性曲线（如下图所示）。风场风密度取=1.21kg/m3。第 17 页 共 17 页解：按最佳风能利用系数设计，取三叶片。由图查得对应 opt=5.8 的风能利用系数Cp=0.44。风轮半径:风轮直径 :D=57.14 m 风轮机转速：n=25.2r/min