风能与风力发电技术题库下.docx

风能与风力发电技术题库下.docx

《风能与风力发电技术题库下.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《风能与风力发电技术题库下.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

风能与风力发电技术题库下

《风能与风力发电技术》题库（下）

洪庆

第5章风轮机和风电场数值计算

风轮机和风电场数值计算学习要点

1、了解风力机及风场流场的控制方程组及解法；

2、了解数值软件的计算功能；

3、理解数值设计风力机、风场开发设计软件包的作用；

4、了解数值设计软件包的功能。

一、填空题：

1、风力机、风场设计软件包，应包括：

_______风轮外形_______设计子包，__风力机气动载荷____分析子包，_____风力机结构动力_____分析子包和____风力机场址选择__________分析子包。

2、风力机、风场设计软件包可完成风力机_____气动设计__、______性能计算___、

______动力学分析_________、风电场选址___和经济性分析。

3、控制方程可通过对两种“控制体”应用基本物理规律导出，一种控制体被固定在流动空间中___不动______，运动流体不断通过此固定空间；另一种控制体随流体一起___运动___，_相同的流体微粒总在控制体内保持不变。

4、给定_边界条件和初始条件（初值）就确定了控制方程有特解。

5、风轮机气动设计软件（WTD1.0）提出了一套风轮机叶轮气动设计的数值方法，并建立了一套有_工程应用_价值、考虑流动三维效应的风轮机气动数值模型。

6、利用风力机模型风洞试验，可为风力机的风轮片外形设计及其参数选择，实际性能预测，风轮的载荷计算和强度设计等提供科学依据。

二、判断题

1、使用WTD1.0软件，对风轮机进行了功率计算，从启动风速到额定风速，WTD软件的计算结果与测试功率非常吻合。

（√）

2、当风速很低（3～6m/s）时，弦长对功率的影响不明显。

（√）

3、使用WRD软件计算的额定功率与测试结果相差则不大。

（×）

4、风轮机叶片间的气动干扰，随风速提高而增强。

（×）

5、使用WRD软件计算的额定功率与测试结果相差则较大。

（√）

6、风轮机叶片间的气动干扰，随风速提高而下降。

（√）

7、使用WTD1.0软件，对风轮机进行了功率计算，从启动风速到额定风速，WTD软件的计算结果与测试功率相差则较大。

（×）

8、WTD软件的数值计算结果与叶轮的气动特征定性不一致。

（×）

9、风速从接近失速风速到高于失速风速时，弦长对功率的影响就变得很明显。

（√）

10、WTD软件的数值计算结果与叶轮的气动特征定性一致。

（√）

11、WTD软件设计了分析计算风力机叶轮的起动力矩的功能。

（√）

12、WRD软件没有分析计算风力机叶轮的起动力矩的功能。

（√）

三、选择题

1、风力机、风场设计软件包，应包括（C）个子包。

A、2B、3C、4D、5

2、风力机设计软件包可完成（D）风力机气动设计、性能计算、动力学分析、风电场选址和经济性分析。

A、风力机气动设计B、风力机性能计算和动力学分析

C、风电场选址和经济性分析D、以上都是。

3、一般风场在大部分时间内的风速都在（C）范围内。

A、3～10m/sB、3～14m/sC、4～10m/sD、5～14m/s

4、WTD1.0软件的数值计算结果（A）风轮机叶片数目的选取。

A、能够优化B、可简化C、不能优化D、不一定能优化

四、简答题

1、风轮机设计软件的作用有哪些？

答：

提出了一套风轮机叶轮气动设计的数值方法，并建立了一套有工程应用价值、考虑流动三维效应的风轮机气动数值模型。

2、为什么风速较低时，弦长对功率的影响不明显呢？

答：

当风速很低（3～6m/s）时，弦长对功率的影响不明显。

两倍弦长（叶片的弦

长加宽为是原叶片弦长的两倍）叶轮的功率，反而略小于原弦长叶轮的功率，这

是因为当风速较低时，两倍弦长叶片间的气动干扰较大。

风速从接近失速风速到

高于失速风速时，弦长对功率的影响就变得很明显。

两倍弦长叶轮功率近似于原

弦长叶轮功率的两倍；而原弦长叶轮功率又近似于半倍弦长叶轮功率的两倍。

这

表明风轮机叶片间的气动干扰，随风速提高而下降。

五、计算题

1、下图给出安装角从-2.5～10°的叶轮轴功率变化图。

试分析安装角与风轮功率之间有何关系？

为什么？

安装角为7.5°和10°的叶轮是不是理想的风轮呢？

解：

图中可知：

安装角愈大最大功率愈高，7.5°和10°的叶轮最大功率要比

0°和2.5°时要高。

但在中低风速（4～10m/s）区，大安装角风轮的功率比小

安装角风轮的功率略低。

这是因为大安装角叶片风轮在低风速时就发生了气动分

离，而小安装角风轮在高风速时才发生气动分离。

显然,安装角为7.5°和10°

的叶轮并不是理想的风轮，因一般风场在大部分时间内的风速都在4～10m/s

范围内。

2、用WTD软件分别计算了3、6、12片风轮机的功率，计算结果如下图所示。

试比较12片和3片风轮机的轴功率计算结果可以发现：

（1）、当风速低于多少m/s时，12片风轮机的轴功率低于3片风轮的轴功率？

（2）、只有当风速高于多少m/s时，12片风轮的轴功率才会大大地高于3片风轮？

解：

比较12片和3片风轮机的轴功率计算结果可以发现：

（1）当风速低于11m/s时，12片风轮机的轴功率低于3片风轮的轴功率；

（2）只有当风速较高（如高于14m/s）时，12片风轮的轴功率才会大大地高于3片风轮。

第6章典型风轮机设计数据

风典型风轮机设计数据学习要点

1、了解德国Repower公司和Nordex公司的典型风力机设计数据；

2、掌握风力机特性核算方法；

3、熟练掌握风电设备的优化设计的方法；

4、了解国内一些典型风力机的设计数据。

一、填空题：

1、全球最大的风力机供应商是_______丹麦_______的VestasWindSystems公司。

2、德国Repwor公司的5M风力机是用于_______海上_______风电场。

3、风轮机的_________能量利用系数_________偏低，风能没有被高效利用。

原因是___________高速特性数__________设计偏小，__________设计转速__________偏低，_________设计点较大_________偏离最佳高速特性数。

二、判断题

1、德国Repwor公司的5M风力机是用于海上风电场，德国NORDEX公司的S70/S77风力机也可用于海上风电场。

（√）

2、N80/2500kW、N90/2300kW风力机的风能利用系数CP数值都偏低，原因是高速特性数设计偏大。

（×）

3、德国NORDEX公司N80/2500kW、N90/2300kW风力机主要用于海上风电场。

。

（√）

4、（√）

5、N80/2500kW、N90/2300kW风力机的风能利用系数CP数值都偏低，原因是高速特性数设计偏小，设计点较大偏离最佳高速特性数。

（√）

6、N90/2300kW风力机的风能利用系数CP数值偏低。

（√）

三、选择题

1、德国Repwor公司的5M风力机额定功率为（B）。

A、5000WB、5000kWC、750kWD、1500kW

2、新疆金风科技S62-1200风力机设计风速为（A）m/s。

A、12B、14C、15D、15.4

3、德国NORDEX公司的S70/S77风力机用行星齿轮增速，（A）电机。

A、双回路异步B、单回路异步C、双回路同步D、单回路同步

4、用行星齿轮增速，双回路异步电机的风力机是（D）。

A、德国NORDEX公司的S70/S77风力机

B、德国Repwor公司的5M风力机

C、德国NORDEX公司N80/2500kW、N90/2300kW风力机

D、以上都是

四、简答题

1、S70/1500kW、S77/1500kW风力机的风能利用系数都偏低，风能没有被高效利用的原因是什么？

答：

风能没有被高效利用原因是：

高速特性数λ设计偏小，设计转速偏低，设计点较大偏离最佳高速特性数。

2、试简述新疆金风科技S62-1200风力机典型设计数据？

答：

1200kW风力机典型设计数据为：

转子直径62m；

设计转速15.5r/min；

设计功率1200kW。

设计转速12m/s

3、风力发电机的转速与传动比之间有何关系？

答：

关系是：

风力发电机电机转速=转速范围×传动比i。

4、风力发电场选址应综合考虑那些因素？

五、计算题

1、已知5M风力机额定功率5000kW，设计额定风速13m/s，转子直径126m，设计

转速9.5rpm，三片叶片，叶片长61.5m，重17.7吨。

用行星齿轮增速，双回

路异步电机，6级。

（1）试对5M典型M风力机特性进行核算；

（2）说明5M风轮的能量利用系数的高或低的原因，并对其优化设计。

解：

（1）

1）核算能量利用系数Cp：

风轮机功率与叶片长、风速、能量利用系数有下列关系：

2）核算叶顶周速/风速比λ=4.82

（2）

1）可见：

5M风轮机的能量利用系数Cp偏低，风能没有被高效利用。

原因是高速特性数λ设计偏小，设计转速偏低，设计点较大偏离最佳高速特性数λP。

2）优化设计：

λP=7。

5设计改进风轮转速：

2、已知：

新疆金风科技S62-1200风力机典型设计数据为r=31m,P=1200KW=1200000W,n=15.5rp/mim;1200kW风力机高速特性数如下图所示，试对1200风力机进行优化设计。

解：

1）核算能量利用系数Cp和设计风速Vw：

风轮机功率与转子半径、风速、能量利用系数有下列关系：

能量利用系数和风速

2）核算叶顶周速/风速比λ：

可见：

核算的1200kW风力机的风能利用系数Cp=0.38，设计风速Vw=12m/s

风能利用系数稍低，风能利用较好。

如果高速特性数λ设计再高点，设计转速再

高点（见图18.5r/min），设计功率可达1360kW。

第7章风力机发电系统

风力机发电系统学习要点

1、了解恒速/恒频发电机系统；

2、了解变速/恒频发电机系统；

3、理解风力机对发电机及发电系统的一般要求；

4、了解小型离网型风力机的直流发电系统。

。

一、填空题：

1、风力发电包含了由_______风能_______到机械能，和由机械能到______电能______。

2、恒速/恒频发电机系统是较简单的一种，采用的发电机有两种：

______同步______发电机和______鼠笼型感应______发电机。

3、变速/恒频发电机系统，可以在很宽的风速范围内，保持近乎恒定的最佳叶尖速比，从而提高了风力机的运行效率。

4、同步发电机的主要优点是，可以向电网或负载提供_____无功功率_____。

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:

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”将发电机发出的频率变化的电能转化成频率恒定的电能。

7、感应发电机也称为________异步_______发电机，有鼠笼型和绕线型两种。

在恒速/恒频系统中，一般采用_______鼠笼型异步_______电机。

8、感应发电机可以有_____并网运行_____和_____单独运行_____两种运行方式。

9、直流发电系统大都用于____10____千瓦以下的微、小型风力发电装置，与____蓄电池储能器____配合使用。

10、直流发电系统所用的发电机主要是________交流永磁发电机________和________无刷自励发电机________，经________整流器________整流后输出直流电。

二、判断题

1、变速/恒频发电机系统与恒速/恒频系统相比，可提高了风力机的运行效率。

（√）

2、鼠笼型感应发电机稍高于同步速的转速运行。

（√）

3、与恒速/恒频系统相比，变速/恒频发电机系统的风/电转换装置的电气部分变得较为复杂和昂贵。

。

（√）

4、三相电机比相同额定功率的单相电机，一般体积较小、效率较高、。

（√）

5、同步发电机的同步转速由电机极对数和频率所决定（√）

6、同步发电机的缺点是，它的结构以及控制系统比较复杂，成本比感应发电机高。

（√）

7、三相电机比相同额定功率的单相电机，一般体积较大、效率较高。

（×）

三、选择题

1、变转速运行的风力发电机有（C）两大类。

A、双绕组双速感应发电机和双定子感应发电机

B、高滑差感应发电机和双定子感应发电机

C、不连续变速和连续变速

D、无刷双馈发电机和鼠笼型感应发电机

2、、小型直流发电系统的发电主要有（A）种。

A、2B、3C、4D、5

3、（A）发电机非常适合用于千瓦级的微、小型风力发电装置。

。

A、无刷爪极自励B、交流永磁C、直流

4、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

5、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）。

A、5%B、10％C、15%D、25%

四、简答题

1、风力机对发电机及发电系统的一般要求有哪些？

答：

（1）将不断变化的风能，转换为频率、电压恒定的交流电，或电压恒定的直流电。

（2）高效率地实现上述两种能量转换，以降低每度电的成本。

（3）稳定可靠地同电网、柴油发电机及其他发电装置或储能系统联合运行，为用

户提供稳定的电能。

2、感应发电机单独运行时，自励建压的条件是什么？

答：

在单独运行时，感应发电机电压的建立需要有一个自励过程。

自励的条件，

一个是电机本身存在一定的剩磁；另一个是在发电机的定子输出端与负载并联一

组适当容量的电容器，使发电机的磁化曲线与电容特性曲线交于正常的运行点，

产生所需的额定电压。

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”将发电机发出的频率变化的电能转化成频率恒定的电能。

4、试画出感应发电机单独运行的自励磁电路。

答：

第8章国外风电场及发展

国外风电场及发展学习要点

1、了解世界典型的风电场；

2、了解最知名的一些风电设备制造商；

一、填空题：

1、______丹麦______最早开始研究风力发电技术。

2、随着科技的发展，现在已经逐步发展从_______陆地____到____海上____风能的全方位的风能利用。

3、世界风能利用排在前四位的是______德国____、____美国_______、____西班牙____和____丹麦_____。

4、一个国家若其风电跨过_____10万_____千瓦这一门槛，则风电发展速度就会显著加快。

5、风电的发展方向是：

____“变频/恒速”____发电系统、____大型化____风力机和____近海____风力机。

6、风力机正由1MW等级向2.5MW、5～6MW____大型化____的方向发展，商品化的风力机已达____2____MW以上。

7、风电技术的不断进步和风轮机的____大型____化、____高效____化和____规模____化，无疑将____降低____风电价格并推进其发展。

8、___德国___风力发电全球领先，目前是世界上风电装机最多，风电技术最先进的国家。

9、风能发电发展最快的地区是_____欧洲_____。

10、美国风电发展证实风能发电最重要的在于政府的_____政策支持_____。

11、美国GE公司为世界主要的风力发电机供应商之一，并且制造高质量的_____风力机叶片_____，提供先进的机组制造、维护方案等服务。

目前的产品容量在1.5MW至3.6MW，都具有_____变速变桨距_____运行的特征，且配置了独特的“WindVAR”_____电子_____控制装置，可用于海上风电场或内陆电场，其中的_____1.5_____MW风力机是全球销售量最好的机型之一。

二、判断题_____

1、德国Nordex基于创新的技术，制造的风电机可安装于陆上或海上，风大处或风小处等多种地理位置，最大容量达5MW。

（√）

2、美国风电发展证实风能发电最重要的在于政府的政策支持。

（√）

3、丹麦NEGMicon提供的风力机容量范围自600kW至2MW，每个机组都确保操作简易，使用效率高，性能最优化。

（√）

4、美国风电发展证实风能发电最重要的在于政府的投支。

（×）

5、德国Nordex采用了变桨距的方式获取最大能源，减小噪声。

（√）

6、德国Nordex采用控制系统时刻记录、评估和控制风力机内外部信息，完整控制和调整风力机系统及风电场，并能在线观察所记录的运行数据。

（√）

7、风轮机“风能利用系数C”与叶尖速比λ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、已可生产MW级或更大型的风力机的国家有（D）。

A、丹麦、德国B、印度、意大利

C、日本、西班牙和美国D、以上都是

2、商品化的风力机已达（A）MW以上。

A、2B、2.5C、5D、6

3、欧盟国家风电装机总容量位居首位的国家为（C）。

A、丹麦B、西班牙C、德国D、荷兰

4、俄罗斯研制出（A）千瓦小型移动风力发电机可满足无电地区、偏远村镇和

野外工作需求。

A、30B、40C、20D、10

5、发展风力发电的关键环节是（B）。

A、政府的政策支持B、新技术和新材料C、政府投资D、核算改进设计转速

四、简答题

1、德国风力发电全球领先，风电技术先进的根本原因是什么？

答：

德国十分重视风电发展，德国制定了《可再生能源促进法》，规定

（1）拥有电网的电力供应公司必须无条件接受风能、太阳能等各类可再生能源发电设备所生产的电力；

（2）根据电力生产设备的技术条件、生产成本，政府规定各种类型再生能源发电电价，并每三到四年调整一次；（3）从法律上规定的可再生能源发电电价，保证经营者可得到一定的利润，从而激发了人们开发可再生能源的热情。

2、当前世界上风能利用激增的原因是什么？

答：

（1）、风力发电随着科技进步，技术相对成熟；

（2）、人们重视风电发展，政府政策支持；

（3）、发展风力发电的关键环节是新技术和新材料，风力发电的技术和材料已有很大改进。

3、美国GE公司制造的风力发电机在市场上有哪些竟争优势？

答：

美国GE公司制造的风力发电机在市场上有哪些竟争优势就在于：

美国GE公司为世界主要的风力发电机供应商之一，风力机的设计和生产位于德国、西班牙和美国Florida州，并且制造高质量的风力机叶片，提供先进的机组制造、维护方案等服务。

目前的产品容量在1.5MW至3.6MW，都具有变速变桨距运行的特征，且配置了独特的“WindVAR”电子控制装置，可用于海上风电场或内陆电场，其中的1.5MW风力机是全球销售量最好的机型之一。

第9章国内风电场及发展

国内风电场及发展学习要点

1、了解我国的风电资源、风电场；

2、了解主要的风电设备供货商；

3、了解国内风电产品及设备制造商。

一、填空题：

1、我国风能资源储量居世界第_____三_____位，仅次于_____俄罗斯_____和_____美国_____，仅陆上可开发的装机容量就达2.5亿千瓦。

2、我国风能资源分布很广，在东南沿海、山东、辽宁沿海及其岛屿年平均风速达到_____6～9_____m/s，内陆地区如内蒙古北部，甘肃、新疆北部以及松花江下游也属于风资源丰富区，风速达到_____6.3_____m/s；在这些地区均有很好的开发利用条件。

3、我国风能利用的发展阶段,其中的主要设备采用的是____进口____设备并由国外政府____软贷款____协助完成。

4、目前我国已有各种用途的微型风力机_____1_____kW以下；小型风力机_____1～10_____kW；中型风力机_____10～150_____kW。

5、目前我国运行机组中，国产风电机制造商主要有_____新疆金风_____和_____西安维德_____和_____洛阳一拖/美德_____。

6、新疆乌鲁木齐____达坂城____风力发电厂的单机容量和总装机容量居全国第一，并成为亚洲最大的风力发电场。

7、____能源____和____环境____两大主题，是当今人类要生存和发展要解决的最紧迫问题。

8、___内蒙古___是我国北部地区的风能富集区，占全国风能储量的40％，居全国之首，开发条件十分优越。

9、____广东省____“借风生电”经济效益、环保效益明显，还可以利用风能、水利两者配合互补，来____调节____全省电力供应。

10、中国发展风能的一个良好途径，就是在____德国____、____丹麦____及____西班牙____世界上风能发展最好的三个国家厂商的帮助下，引进并消化、吸收相关的技术，这其中包括____风能____测量、____风场____设计、资金筹措、风力发电机装置的____设计____与____生产____、及风场建设、风场管理等。

二、判断题

1、广东可以利用风能、水利两者配合互补，来调节全省电力供应。

（√）

2、风力发电由于具有较好的经济效益和社会效益,已受到世界各国政府的高度重视。

（√）

3、如果国家出台多种优惠政策，则风电会在电力市场上开始具有很强的竞争力。

（√）

4、碳纤维叶片一定比玻纤叶片贵。

现在国外新的5MW级风力机叶片的整个横梁都采用碳纤维。

（×）

5、广东将率先建海上风电场，在海上发展风电，前景更好。

（√）

6、尽管我国近几年风力发电每年都在增长，但装备制造水平与装机总容量与发达国家还有很大差距。

（√）

7、没有政府的政策支持，风力发电在电力市场上也具有很强的竞争力。

（×）

8、列入特许经营权项目，就意味着列入了国家风电发展计划。

（√）

9、我国装备制造水平与装机总容量与发达国家还有很大差距，故我国风力发电潜力不大。

（×）

10、我国的风力发电装置大都由欧美引进，而且都是17～22m长的玻璃钢叶片，由于规模小，风电成本较高。

（√）

三、选择题

1、（D）目前是风电行业全国最大的复合材料供应商。

生产风力机叶片、机舱罩及其他复合材料制品，同时开发具有