风力发电基础理论题库

风力发电的历史与发展
填空题
1、中国政府提出的风电规划目标是 2010 年全国风电装机达到（500 万千瓦），到 2020 年风电装机达到（3000 万千瓦）。2020 年之后风电超过核电成为第三大主力发电电源，在 2050 年前后（达到或超过 4 亿千瓦），超过水电，成为第二大主力发电电源。

简答题
1、风力发电的意义？
提供国民经济发展所需的能源
减少温室气体排放
减少二氧化硫排放
提高能源利用效率，减轻社会负担
增加就业机会
2、风力机归纳起来，可分为哪两大类？
（1）水平轴风力机，风轮的旋转轴与风向平行，
（2）垂直轴风力机，风轮的旋转轴垂直于地面或气流方向，
3、风电机组发展趋势？
（1）从定桨距(失速型)向变桨距发展
（2）从定转速向可变转速发展
（3）单机容量大型化发展趋势

风资源与风电场设计
填空题
1、风能大小与（气流通过的面积）、（空气密度）和（气流速度的立方）成（正比）。

2、风速的测量一般采用（风杯式风速计）。

3、为了描述风的速度和方向的分布特点，我们可以利用观测到的风速和风向数据画出所谓的（风向玫瑰图）。

4、风电场的机型选择主要围绕风电机组运行的（安全性）和（经济性）两方面内容，综合考虑。

简答题
1、简述风能是如何的形成的
在赤道和低纬度地区，太阳高度角大，日照时间长，太阳辐射强度强，地面和大气接受的热量多、温度较高；在高纬度地区太阳高度角小，日照时间短，地面和大气接受的热量小，温度低。这种高纬度与低纬度之间的温度差异，形成了南北之间的气压梯度，使空气作水平运动。地球在自转，使空气水平运动发生偏向的力，所以地球大气运动除受气压梯度力外，还要受地转偏向力的影响
风能的基本特征？
（1）风速
（2）空气密度与叶轮扫风面积
（3）风能密度
（4）叶轮气流模型
3、测风注意事项？
最佳的风速测量方法是在具有风资源开发潜力的地区安装测风塔，测风高度与预装风电机组的轮毂高度尽量接近，并且测风设备安装在测风塔的顶端，这样，一方面可以减小利用风切变系数计算不同高度处的风速所带来的不确定性，另一方面也可以减小测风塔本身对测风设备造成的影响（塔影效益），如果测风设备安装在测风塔的中部，应尽量使侧风设备的支架方向与主风向保持垂直，并使侧风设备与测风塔保持足够的距离。

名词解释
1、风速：风速是单位时间内空气在水平方向上所移动距离。

2、空气密度与叶轮扫风面积：风力发电机通过把风力转化为作用在叶片上的转矩获得能量，这部分能量取决于流过叶轮的空气的密度，叶轮的扫风面积和风速。

3、风能密度：通过单位截面积的风所含的能量称为风能密度，常以W/m2来表示。

4、风能密度的计算公式是：

第三章 风力发电的空气动力学原理
填空题
1、风电机组叶片的上侧比下侧弯曲（幅度大），叶片上侧比叶片下侧的气流速度（要大），这就导致叶片两侧产生压力差。

2、根据气体的伯努力方程知叶片上侧是（低压区），叶片下侧是（高压区）。叶片获得垂直于气流方向的（升力）。

3、风轮尖速比是风轮的一个重要参数，它指的是（风轮叶片叶尖线速度与来流风速的比值）。

4、目前主要有两种调节功率的方法，都是采用空气动力方法进行调节的。一种是（定桨距(失速)调节方法）；一种是（变桨距调节方法）。

5、失速控制主要是通过（确定叶片翼型的扭角分布），使风轮功率达到（额定点后），减少升力提高阻力来实现的。

6、变桨距控制主要是通过（改变翼型迎角变化），使翼型升力变化来进行调节的。变桨距控制多用于大型风力发电机组。

7、变桨距控制是通过叶片和轮毂之间的（轴承机构转动叶片来减小迎角），由此来减小翼型的升力，达到（减小作用在风轮叶片上的扭矩和功率）的目的。

简答题
1、简述失速控制型风轮的优缺点。

优点：
（1）叶片和轮毂之间无运动部件，轮毂结构简单，费用低；
（2）没有功率调节系统的维护费；
（3）在失速后功率的波动相对小。

缺点:
（1）气动刹车系统可靠性设计和制造要求高；
（2）叶片、机舱和塔架上的动态载荷高；
（3）由于常需要刹车过程，在叶片和传动系统中产生很高的机械载荷；
（4）起动性差；
（5）机组承受的风载荷大；
（6）在低空气密度地区难于达到额定功率。

2、简述变桨距控制风轮的优缺点
优点：
（1）起动性好；
（2）刹车机构简单，叶片顺桨后风轮转速可以逐渐下降；
（3）额定点以前的功率输出饱满；
（4）额定点以后的输出功率平滑；
（5）风轮叶根承受的静、动载荷小。

缺点：
（1）由于有叶片变距机构、轮毂较复杂，可靠性设计要求高，维护费用高；
（2）功率调节系统复杂，费用高。

第四章 风力发电机组整体结构介绍
填空题
1、机舱由（底盘）和（机舱罩）组成，底盘上安装除了控制器以外的主要部件。机舱罩后部的上方装有（风速和风向传感器），舱壁上有（隔音和通风）装置等，底部与塔架连接。

2、风轮是获取风中能量的关键部件，由（叶片和轮毂）组成。叶片根部是一个法兰，与（回转轴承）连接，实现（变桨过程）。

3、风轮按叶片数可以分为（单叶片）、（双叶片）、（三叶片）和（多叶片风轮）。

4、按照叶片能否围绕其纵向轴线转动，可以分为（定桨距风轮）和（变桨距风轮）。

5、风轮的作用是（把风的动能转换成风轮的旋转机械能）。

6、目前叶片多为（玻璃纤维增强复合材料(GRP)），基体材料为（聚酯树脂或环氧树脂）。

7、用于叶片制造的主要材料有（玻璃纤维增强塑料(GRP)）、（碳纤维增强塑料(CFRP)）、（木材）、（钢和铝）等。

简答题
简述定桨距风轮与变桨距风轮的特性及其区别
（1）定桨距风轮叶片与轮毂固定连接，结构简单，但是承受的载荷较大。在风轮转速恒定的条件下，风速增加超过额定风速时，如果风流与叶片分离，叶片将处于“失速”状态，风轮输出功率降低，发电机不会因超负荷而烧毁。

（2）变桨距风轮的叶片与轮毂通过轴承连接。虽然结构比较复杂，但能够获得较好的性能，而起叶片轴承载荷较小，重量轻。另外按转速的变化又可以分为定转速风轮和变转速风轮。变转速风轮的转速随风速变化可以使风轮保持在最佳效率状态下运行，获取更多的能量，并减小因阵风引起的载荷。但是变转速发电机的结构复杂，还需要通过交-直-交变流装置与电网频率保持同步的装置，又消耗了一些能量。

2、叶片的几何参数有哪些？
（1）叶片长度
（2）叶片面积
（3）叶片弦长
（5）叶片扭角

风轮的几何参数
叶片数
（2）风轮直径
（3）风轮中心高
（4）风轮扫掠面积
（5）风轮锥角
（6）风轮仰角
（7）风轮偏航角
（8）风轮实度

3、轻型结构叶片的优缺点如下。

优点：
（1）在变距时驱动质量小，很小的叶片机构动力下产生很高的调节速度；
（2）减少风力发电机组总重量；
（3）风轮的机械刹车力矩很小；
（4）周期振动弯矩由于自重减轻而很小；
（5）减少了材料成本；
（6）运费减少；
（7）便于安装。

缺点：
（1）要求叶片结构必须可靠，制造费用高；
（2）所用材料成本高；
（3）风轮推力小，风轮在阵风时反应敏感，因此，要求功率调节也要快；
（4）材料