风力发电机组对风能的最大利用效率是多少?
中国风能网2023-02-16风能利用私募风能投资
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风力发电机组对风能的最大利用效率是多少?
风力发电机组对风能的最大利用效率是多少?,风能儿童汽车,私募风能投资,风能分布特点 随着科技的进步,风力发电机组的设计开发工具也越来越先进,各种设计仿真软件和先进的控制算法的利用,使得设计制造出来的风力发电机组对风能的利用效率持续提高,那么风能利用效率是否有一个最大极限呢?
风能儿童汽车,私募风能投资,风能分布特点我们根据常识理解,风能利用效率肯定不可能达到100%,因为穿过风力发电机组的风速不可能降低为零。那么,理论上应该存在一个风能利用效率的最大极限,这个值是多少呢?如何得到这个极限值呢?
其实,早在1919年,德国物理学家Albert Betz就对这个问题进行了详细研究,并提出了风能利用效率的一条基本理论:贝兹理论(Betzs law)。
这个风能利用效率是如何计算出来的呢?我们知道,空气是由氧气、二氧化碳、氮气等分子物质组成的,对于空气物质的动能,我们可以利用动能等常规物理公式进行推导计算。
贝茨假设了一种理想的风轮,即假设:1、风轮是一个平面的圆盘,叶片无穷多;
当气流通过圆盘时,因为速度下降,流线必须扩散,利用动量理论,圆盘上游和下游的压力不同,但在整个圆盘上是一个常量。
上图所示流管中,远前方(0),风轮(1),远后方(2)的流量是相同的。所以
对式(11)进行二阶微分后把b=1/3带入后的值为-2小于0,说明b=1/3点为最大值。
这就是贝兹极限,表示风轮可达到的最大效率,我们把整个极限值称作贝茨理论。
贝兹理论:理想情况下风能所能转换成电能的极限值比值为16/27约为59.3%。
通过贝兹理论,我们就知道了风能风能利用效率的理论极限,可以指导工程师们优化风机设计,以最大限度的提高风能利用效率,实现提高风机发电量的目的。
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