黄建群

（四川大学 物理实验中心，四川 成都610065）

1 引 言

风能是一种清洁的可再生能源，蕴量巨大．全球的风能约为2．7×1012k W，其中可利用的风能为2×1010k W，比地球上可开发利用的水能总量要大10倍．随着全球经济的发展，对能源的需求日益增加，对环境的保护更加重视，风力发电越来越受到世界各国的青睐．

大力发展风电等新能源是我国经济社会可持续发展的客观要求．发展风电不但具有巨大的经济效益，而且与自然环境和谐共生，不对环境产生有害影响．近几年，随着我国的风电设备制造技术取得突破，风力发电取得飞速发展．

与其他能源相比，风力和风向随时都在变动中．为适应这种变动，最大限度地利用风能，近年来在风叶翼型设计、风力发电机的选型研制、风力发电机组的控制方式、并网发电的安全性等方面，都进行了大量的研究，取得重大进展，为风力发电的飞速发展奠定了基础．

2 原 理

2．1 风能与风能的利用

设风速为v，空气密度为ρ，单位时间通过垂直于气流方向，面积为S的截面的气流动能为

空气的动能与风速的立方成正比．

风力机的实际风能利用系数（功率系数）Cp定义为风力机实际输出功率与流过风轮截面S的风能之比．理论最大值为0．593．Cp随风力机的叶片型式及工作状态而变，商品风机工作时，Cp一般在0．4左右．

在风电机组的设计过程中，通常将风轮转速与风速的关系合并为变量叶尖速比，定义为风轮叶片尖端线速度与风速之比，即

式中：ω为……