风力机功率与效率的关系曲线

任何形式的风力机所产生的功率可以表示为

式中 P——输出功率；

ρ——空气密度；

V——自由风速；

A——风轮面积；

C_P——效率因子。

效率因子C_P包括机械效率η_m、电气效率η_e以及空气动力效率。所有三个因子分别取决于风速和所产生的功率。机械效率η_m主要取决于齿轮箱内的损失，典型的是0.95到满负荷的0.97。电气效率包括发电机的损失和电气回路的损失。对于异步发电机，通常满负荷时η_e=0.97～0.98。最大可能的空气动力效率为16/27≈0.59，它在风力机将风速减少到自由来流风速的1/3时达到（Betz定理）。

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图1-6 功率—效率曲线

所产生的功率随风速而变，这可以从图1-6功率曲线中看出，图形的形状根据不同的概念稍有变化。假定恒定的效率（如恒定的尖速比）图形基本保持三次多项式直到额定风速达到额定功率，在这一点功率被整定，或者通过叶片失速或者通过叶片变桨使功率近似保持常量。功率曲线和效率曲线通常被表示在同一张图上，如图1-6所示，一边表示功率，一边表示效率。

图1-7给出了两种风力机的控制功率曲线：①失速控制，定转速；②变桨控制，变转速。

图1-7 两种型式风力机的控制功率曲线

效率因子C_P一般在风速为7～9m/s时达到最大值，且一般不超过50%。电功率一般在风速为14～16m/s时达到风力机的额定功率。

丹麦的标准程序同IEC风力机分类系统一样，功率曲线要求通过测量确定。