附录F：风力发电术语及其定义

附录F包含了书中没有明确解释的名词与定义，所列的名词根据附录F后所列的参考资料定义列出。

1）执行器：能够受控输出一个恒定或变化的力和位移的装置。

2）风速仪的距离常数：与风速仪响应时间有关的量。

3）攻角：叶片上的合成风速方向与叶片截面翼型弦线之间的夹角。

4）年平均：用于对一个量的期望值进行估计的具有足够数量及时间长度的一套测量数据的平均值。平均时间间隔应包含一个完整年以平均掉如季节性变化这样的非静态效应。

5）增速器：一种通过减小通流面积增加流速的装置或结构。

6）自治系统：风力机与至少一种的其他形式能源（如柴油发电机、太阳能收集器、生物燃气系统等）组合构成的系统，常用于改进供电的连续性。

7）自动合闸循环：具有一定时间间隔，大致从0.01s到几秒，在这段时间内，电网故障后，制动自动释放，断路器再自动闭合，线路与电网自动再连接。

8）可利用率：风力发电机组产生功率的时间百分比。

9）轴向：垂直于风轮平面的方向或运动。

10）贝兹（Betz）极限：风力机风轮理论上可以获得的最大能量转换效率，等于在给定捕捉面积内、给定风速下，风中所含动能的16/27≈0.593（由德国科学家A.Betz给出）。

11）仓：测量数据的分组间隔。

12）叶片角：风轮平面与叶片翼型当地弦线之间的夹角。

13）叶片锥角：风轮平面与叶片1/4弦线之间的夹角。

14）叶片的载荷分布：叶片载荷沿1/4弦线分布的描述方式。

15）叶片叶根：风轮叶片最靠近轮毂的部分。

16）屈曲：变形随压缩载荷增加非线性增加的失效模式。

17）校验载荷：在校验过程中施加的力或力矩。

18）容量因子：风力机所产生的平均功率与它的额定功率之比（通常的时间周期是天、周、月、年，用前缀表示）。

19）容量：一台或一组风力机的总额定功率。对于发电风力机组，表示额定的发电机功率。

20）捕捉矩阵：根据平均风速和湍流强度，进行时间序列测量数据的组织。

21）灾难性失效：部件或结构的瓦解或崩溃。

22）特征值（材料特性）：在假想的无限试验系列中对指定概率不会出现的值。

23）弦线：连接翼型前缘与后缘点的直线。

24）复杂地形：地形和地面障碍物上具有剧烈变化特征，可能导致流动畸变的周围地形。

25）锥角：见叶片锥角。

26）恒定幅值加载：表示在疲劳试验中恒定平均值及幅值的加载循环。

27）坐标系统：如DS472以及IEC61400中分别以图F-1和图F-2所示定义的坐标系。

图F-1 DS472坐标

图F-2 IEC61400坐标

28）蠕变：在持续载荷作用下，应变随时间增加。

29）风杯风速仪：用于测量风速的一种旋转装置，它的特点是带有安装在绕垂直轴旋转的径向臂上的风杯。

30）切入风速（V_in）：轮毂高度的最低平均风速，此时风力机开始产生功率。

31）切出风速（V_out）：设计风力机发出电功率的轮毂高度的最高平均风速。

32）设计极限：用于设计的最大或最小值。

33）设计载荷：风力机设计上承受的载荷。它由特征值施加一个恰当的部分载荷因子得到。

34）日变化：用于描述每天的气象条件（温度、大气压力、风速、湍流等），一天中通常随时间有一定规律性的变化。

35）隐匿失效（也就是所谓的潜在失效）：部件或系统的失效，它在正常运行时不能被探测到。

36）下风向：表示主风向。

37）存储载荷：风力机出于耗散或存储多余功率而接入的载荷，它可能是电气载荷（如电阻加热器或电池），也可能是机械载荷（如飞轮）。

38）边沿方向：平行于叶片当地弦线的方向。

39）电工系统：输电、配电的变电站、升压站，线路或电缆。

40）电磁干扰：由于电场干扰或由于无线电信号偏转造成的电磁信号损害。

41）环境条件：可能影响风力机行为的环境特征（海拔、温度、湿度等）。

42）外部条件：影响风力机运行的因素，包括风况、电网、温度、雪、冰等。

43）疲劳强度：度量材料或结构部件承受循环反复载荷承载能力的参数。

44）疲劳试验：试件上施加定幅值或变幅值循环载荷的试验。

45）顺桨：改变整个叶片或部分叶片的桨矩角，以减小气动升力。

46）挥舞：垂直于由未变形风轮叶片形成的扫掠平面的方向。

47）挥舞运动：离开旋转平面的叶片运动。

48）挥舞方向：垂直于由未变形风轮叶片形成的扫掠平面的方向。

49）叶片法向：垂直于叶片轴展的当地弦线的方向。

50）自由飞转：发电机解列风力机自由旋转。

51）收浆：为减少风的驱动力，调整风力机结构，如顺浆-偏出风向。

52）伽马函数：欧拉-伽马函数通过给出。

53）电网：传输和分配电力的网络。

54）拉索（拉线）：用于拉紧塔和地面之间支撑的线缆。

55）水平轴风力机（HAWT）：风轮轴平行于风向的风力机。

56）轮毂高度：风轮中心在地面以上的高度。

57）空转：风力发电机组缓慢旋转，但不产生功率的工况。

58）向内：朝向叶根方向。

59）惯性子范围：风湍流谱的频率间隔，在这个间隔内，达到各向同性后的旋涡又被打断，同时其能量耗散可以被忽略。

注意，对于典型的10m/s风速，惯性子范围大致为0.02Hz～2kHz。

60）无限寿命设计：工作应力不会导致损坏的设计。

61）面内：平行于风轮平面的方向或运动。

62）凯特风速仪：被标定用于给出风速定量数据的凯特仪。

63）前缘：位于气流入射处的叶片部位。

64）前缘—滞后：对水平轴风力机而言，为在旋转平面内的叶片运动。

65）载荷：典型的不同载荷分量的术语，如图F-3所示：

①叶片载荷：风轮平面和垂直于风轮平面的术语（带括弧的术语是指沿和垂直于当地叶片弦线的术语）。

M_be：摆动方向（edgewise）弯矩。

M_bf：挥舞方向弯矩。

M_bt：转矩。

F_be：摆动方向剪切力。

F_bf：挥舞方向剪切力。

F_bs：展向（轴向）剪切力。

②轮毂载荷：

M_hr：风轮转矩。

M_ht：倾覆力矩。

M_hy：偏航力矩。

F_hg：重力。

F_hs：侧向力。

F_ht：风轮推力。(www.xing528.com)

③塔架载荷

M_tl：塔架横向弯矩。

M_tt：塔架倾覆力矩/法向转矩。

M_ty：塔架偏航力矩/转矩。

F_tg：塔架重力。

F_tl：塔架横向剪切力。

F_tn：塔架法向剪切力。

66）载荷包：所有方向及展向位置上的最大设计载荷系列。

67）仓方法：数据处理程序，通过它试验数据按风速间隔（仓）成组。对每一个仓，记录样本的数量和样本参数的总和，然后计算每一个风速仓参数的平均值（这是一种通用的技术，适用于各种参数）。

68）模态试验：为确定结构固有频率、阻尼和模态形状进行的试验。

69）固有频率：受到扰动并允许自由振动时，结构振动的频率。

70）净功率：风力机发出的功率减去控制、显示、维持运行所需的功率。也就是用户所能用的功率，除非另有规定。P为10min的平均值。

图F-3 载荷

71）净无功功率：由电力系统提供或吸收的无功功率。

72）无损试验（NDT）：不会改变结构性能的检查方法。

73）七分之一幂指数律：风速廓线采用指数α=1/7的幂指数律。

74）运行极限：由风力机设计者规定的一系列条件，它控制了控制保护系统的动作。

75）向外：朝向叶尖。

76）超速控制：限制风轮转速最大值的系统。

77）停机制动：在包括生存风速在内的所有风速下，能够防止风轮运动的制动。

78）峰值功率比运行：变转速运行，此时维持对应最大功率输出的尖速比。

79）峰值：在所考虑的时间内发生的最大值。

80）点载荷：施加在离散展向位置的载荷或载荷系列。

81）功率收集系统：从一台或多台风力机收集功率的电气连接系统，它包括风力发电机组主控室与电网连接点之间的所有电气设备。

82）功率调节：改变或改善电功率特性。

83）功率密度：风流单位截面积的风功率数，通常以W/m²为单位给出。

84）功率输出：由风力发电机组提供的电功率。

85）主风向：现场发生频率最多的风向。

86）基础发电机（或主发电机）：当风力机提供额定功率时，与主电网连接的发电机。

87）投影面积：沿风速方向看过去由风轮叶片在任何时刻所涵盖的面积（由叶片涵盖的面积与扫掠面积相对）。

88）径向位置：从风轮中心到风轮平面一点的距离。

89）额定风速：规定为风力机达到额定功率的风速。

90）参考风速（V_ref）：根据IEC标准用于定义风力发电机组等级的基本参数风速。

91）共振：激振力的频率接近系统的固有频率，造成放大的振动或波动的动力学条件。

92）旋转采样风速：在旋转风力机风轮的某一固定点上经历的风速。旋转采样风速的湍流谱与正常湍流谱有区别。旋转时，叶片切割风流，随位置而变。因此，结果导致湍流谱在旋转频率及其倍频中含有相当数量的变化。

93）风轮轴：通过风轮中心和主轴的轴。

94）风轮中心：风轮平面上轮毂的中心点。

95）风轮直径：对于水平轴风力机（HAWT），为风轮和叶片扫掠面积圆的直径。

96）风轮平面：对于HAWT，为垂直于风轮轴的平面。它与1/4弦线相交或者从最靠近风轮轴处通过。

97）风轮转速：风力机风轮绕轴线的旋转速度。

98）R比：在循环载荷中最小值和最大值之比。

99）安全寿命：规定的与公示的发生毁坏性失效概率相对应服务寿命。

100）SCF：应力集中系数。由于几何形状的不规则，如孔、槽等，造成的应力增加的系数。

101）计划维修：根据已建立的时间计划执行的预防性维修。

102）服务载荷：载荷谱，包括顺序，它是实际运行条件的代表。

103）现场电气设施：连接风力发电机组与主电力系统所要求的所有电气、电子、安全和控制子系统。

104）密实度：风轮投影面积除以风轮的扫掠面积。

105）展向：平行于风轮叶片纵向轴的方向。

106）大梁：风力机风轮叶片长度方向的基础结构部件。

107）SRF：应力保留系数。最高部分安全因子对应的安全系数。

SRF=L_D/R_D，其中L_D是设计载荷，而R_D是设计抵抗强度。

108）孤立：不属于大型能源系统部分的风力发电机组。

109）待机：风力发电机组停机的状态。

110）起动风速：风力机开始旋转但不需要产生净功率输出的最低风速。

111）静态试验：用规定的恒定幅值和方向的载荷施加在试件上的试验。

112）稳态运行：风力机和外部条件保持稳定的运行状态。

113）刚度：弹性体力（或力矩）的变化量与相应位移的变化量的比值。

114）应变：承受应力材料的伸长量（或剪切变形）与材料原始长度之比。

115）支持结构：风力机的一部分，由塔架和基础组成。

116）生存风速：风力机设计能够承受而不发生结构部件损坏或失去正常功能的最大风速（通常为3s阵风）。

117）扫掠面积：垂直于风向的投影面积，在旋转一整圈后，风轮将扫过的面积。

118）毛载荷：由重力产生的力和力矩。

119）叶尖速度：叶尖的线速度。

V_tip=rω（风轮半径乘以角速度）。

120）塔影：由塔架产生的对周围流场的干扰。

121）出气边：通常是指叶片的后部。

122）瞬态事件：风力机的运行状态发生变化的事件，如停机或阵风。

123）扭转：叶片截面上弦线角度的展向变化。

124）破坏强度：材料或结构部件承载能力，最大（静）载荷的度量。

125）非计划维修：接收到部件状态显示以后，不是按照建立的时间计划要执行的维修。

126）上风向：表示与主风向相对的方向。

127）电网：为公众供电的电力分配系统。

128）电网连接：风力发电机组系统与电网之间的电气连接，能量可以从风力发电机组传输到电网，反之亦然。

129）变幅值载荷：非恒定平均值和/或循环范围的循环载荷。

130）风力发电系统（WTGS）：把风中的动能转换成电能的系统。

131）风力机加热系统（WTHS）：输出能量是热形式的风力机。

132）风力机泵（WTP）：风力机直接与泵连接。

133）风向标：显示或记录风向的仪表。

134）风速：描述风和方向的矢量。

135）风—柴系统：参见自治系统。

136）偏航速度：机舱偏航位置的变化速度（一般以°/s为单位）。