《直驱式风电系统低电压穿越技术的研究-郭慧敏.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《直驱式风电系统低电压穿越技术的研究-郭慧敏.pdf（56页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、分类号： 470.4054 密级： 天 津 理 工 大 学 研 究 生 学 位 论 文 直 驱 式 风 电 系 统 低 电 压 穿 越 技 术 的 研 究 （ 申 请 硕 士 学 位 ） 学 科 专 业 ： 电 气 工 程 研 究 方 向 ： 电 力 系 统 及 其 自 动 化 作 者 姓 名 ： 郭 慧 敏 指 导 教 师 ： 周 雪 松 教 授 2 0 1 6 年 2 月 _T h e s i s S u b m i t t e d t o T i a n j i n U n i ve r s i t y of T e c h n ol ogy f or t h e M as t e r
2、s D e gr e e R e s e a r c h o f L o w - v o l t a g e R i d e T h r o u g h T e c h n o l o g y o f D i r e c t D r i v e W i n d P o w e r S y s t e m B y G u o H u i m i n S u p e r v i s o r P r o f . Z h o u X u e s o n g F e b r u a r y , 2 0 1 6 _独 创 性 声 明 本 人 声 明 所 呈 交 的 学 位 论 文 是 本 人 在 导 师
3、指 导 下 进 行 的 研 究 工 作 和 取 得 的 研 究 成 果 ， 除 了 文 中 特 别 加 以 标 注 和 致 谢 之 处 外 ， 论 文 中 不 包 含 其 他 人 已 经 发 表 或 撰 写 过 的 研 究 成 果 ， 也 不 包 含 为 获 得 天 津 理 工 大 学 或 其 他 教 育 机 构 的 学 位 或 证 书 而 使 用 过 的 材 料 。 与 我 一 同 工 作 的 同 志 对 本 研 究 所 做 的 任 何 贡 献 均 已 在 论 文 中 作 了 明 确 的 说 明 并 表 示 了 谢 意 。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学 位 论 文 版 权
4、使 用 授 权 书 本 学 位 论 文 作 者 完 全 了 解 天 津 理 工 大 学 有 关 保 留 、 使 用 学 位 论 文 的 规 定 。 特 授 权 天 津 理 工 大 学 可 以 将 学 位 论 文 的 全 部 或 部 分 内 容 编 入 有 关 数 据 库 进 行 检 索 ， 并 采 用 影 印 、 缩 印 或 扫 描 等 复 制 手 段 保 存 、 汇 编 ， 以 供 查 阅 和 借 阅 。 同 意 学 校 向 国 家 有 关 部 门 或 机 构 送 交 论 文 的 复 本 和 电 子 文 件 。 （ 保 密 的 学 位 论 文 在 解 密 后 适 用 本 授 权 说 明 ）
5、学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 _摘 要 近年来能源危机及环境污染严重影响了社会进步 。 风电， 干净的可再生能源发电之 一， 愈来愈获取人们的青睐 。 探究风电系统联网运营很必要。 然而并网会产生诸多问题， 特别 是能否安 稳运营。 低电 压穿越 L V R T ，即当 联网点电压 下降时， 风 力 机仍可以实现 不停歇联网运营 ， 乃至 供给无功功率， 保障恢复 电网正常， 穿过全部 低电压时域。 直驱 风电系统 ， 相对于传统的风电系统 ， 是现在最有利用前景的风电系统之一； 直驱永磁同 步风力机无需齿轮箱，能灵动控制无功功率，在低电压运行
6、能力上有很大的技术优点 。 本文 以此为切 入点研究 直驱式风 电系统 L V R T 。文 章的主要 工作包含 两方面： 首先，提 出利用 C r ow ba r 电路以完成变换器的功 率匹配 ， 去除中间 D C 环节超高电压 。 随后提供 一种新型联网点电压下降时无功调控方法 ， 仿真验证了有用性。 其次， 针对不对称电压 时直驱式风电系统不变限制 D C 环节电压， 在正负序坐标变更下指出了一种新型正负序 电压各自定向调控策略 （ P N - V O C ） ， 并增添能量泄放回路到中 间 D C 环节， 达到稳固中 间 D C 环节母线电压的目标。 关键 词： 直驱型风电系统 低电压
7、穿越技术 C r ow ba r 电路 P N - V O C _A b s t r a c t I n r e c e nt y e a r s t he e ne r g y c r i s i s a nd e nvi r onm e nt a l pol l ut i on ha ve be c om e t w o m a j or bot t l e ne c k s r e s t r i c t i ng t he de ve l opm e nt of hum a n s oc i e t y . W i nd pow e r , r e pr e s e nt e d a
8、s a c l e a n r e ne w a bl e e ne r g y g e ne r a t i on, ha s g ot m or e f a vor of pe opl e . I t i s ne c e s s a r y t o s t udy t he g r i d c onne c t e d ope r a t i on of w i nd pow e r s y s t e m . H ow e ve r i nt e r c onne c t i on br i ngs m a ny pr obl e m s , e s pe c i a l l y t
9、he s a f e t y a nd s t a bi l i t y pr obl e m s of t he s y s t e m . L V R T t e c hnol ogy e ns ur e s t ha t t he w i nd t ur bi ne s ke e p non- s t op r unni ng, e ve n pr ovi de s a c e r t a i n a m ount of r e a c t i ve pow e r t o t he g r i d unt i l t he ne t w or k ba c k t o nor m a
10、l . T he di r e c t dr i ve w i nd pow e r s y s t e m , c om pa r e d w i t h t r a di t i ona l one , i s c ur r e nt l y one of t he m os t pr om i s i ng w i nd pow e r s y s t e m . A di r e c t - dr i ve pe r m a ne nt m a gne t s y n c hr onous g e ne r a t or , w i t hout t he g e a r box, i
11、 s m or e f l e x i bl e w he n c ont r ol s r e a c t i ve pow e r a nd i s m or e a dva nt a ge ous i n r e a l i z i ng L V R T ope r a t i on. T hi s a r t i c l e s t udi e s t he L V R T t e c hnol ogy of di r e c t dr i ve w i nd pow e r s y s t e m . I t i nc l ude s t w o a s pe c t s . F i
12、 r s t , t he C r ow ba r c i r c ui t i s put f or w a r d t o i m pl e m e nt t he pow e r ba l a nc e of m a c hi ne s i de c onve r t e r a nd w e b s i de c onve r t e r , a l s o e l i m i na t e t he ove r vol t a g e of dc s i de . T he n pr ovi de a ne w r e a c t i ve pow e r c ont r ol s
13、t r a t e gy , s i m ul a t i on ve r i f y t he e f f e c t i ve ne s s of t he c ont r ol s t r a t e gy . S e c ondl y , a s t o t he dc vol t a g e s t a bi l i t y c ont r ol of t he a s y m m e t r y of di r e c t dr i ve w i nd pow e r s y s t e m , i n or de r t o s t a bi l i z e dc bus vol
14、 t a g e , a ne w t y p e of c ont r ol s t r a t e gy c a l l e d P N - V O C w hi c h a dde d t he e ne r g y r e l e a s e c i r c ui t i n D C s i de ha s be e n di s c us s e d . K e y w or d s ： D i r e c t D r i ve W i nd P ow e r S y s t e m , L V R T , C r ow ba r c i r c ui t , P N - V O C
15、 _- i - 目 录 第一章 绪论 . 1 1.1 研究背景和选题意义 . 1 1.2 国内外风力发电的发展现状 . 2 1.2.1 西方国家风力发电研究现状 . 2 1.2.2 风力发电在我国的发展现状 . 2 1.3 三种联网型风电系统拓扑分析 . 3 1.3.1 传统风力发电系统 . 3 1.3.2 直驱式风电系统 . 4 1.3.3 双馈风力发电系统 . 4 1.4 低电压穿越技术 . 5 1.4.1 低电压穿越概述 . 5 1.4.2 低电压穿越国内外研究现状 . 5 1.5 本文的主要工作 . 6 第二章 直驱永磁风电系统的理论基础 . 8 2.1 风力机的建模分析 . 8 2.
16、2 风力机的特性 . 10 2.3 永磁同步电机的数学建模 . 11 2.4 直流母线环节数学模型 . 13 2.5 PWM 变流器数学模型及其基于电压定向数学模型 . 14 2.5.1 PWM 变流器数学模型 . 14 2.5.2 三相 PWM 变流器电压定向的空间矢量 PWM 算法 . 17 2.6 本章小结 . 20 第三章 对称电网故障下直驱永磁风电系统的低电压穿越技术 . 21 3.1 我国风电并网低电压穿越相关规定 . 21 3.2 电压跌落描述 . 22 3.3 Crowbar 电路的介绍 . 23 3.4 PMSG 的 LVRT 实现方法 . 24 3.4.1 基于储能型 Cr
17、owbar 的过电压保护方案 . 24 _- i i - 3.4.2 直流侧基于耗能型 Crowbar 的过电压保护方案 . 27 3.5 网侧变流器提供无功支持控制策略 . 31 3.6 直驱式永磁风力发电系统低电压穿越实现 . 34 3.7 本章小结 . 35 第四章 不对称电网故障下直驱风力发电系统直流母线电压稳定控制 . 36 4.1 电网不对称故障时直流侧母线电压波动机理 . 36 4.2 电网正负序电压分别定向矢量控制策略 . 38 4.3 直流侧增加能量泄放回路 . 41 4.4 仿真分析 . 41 4.5 本章小结 . 43 第五章 总结与展望 . 44 参考文献 . 45 发
18、表论文和科研情况说明 . 48 致 谢 . 49 _第 一 章 绪 论 - 1 - 第一章 绪论 近年来 ， 科技进步及经济迅猛发展造成的能源稀缺及环境污染严重影响人类生存进 步。 能源为物质根本， 而环境为生存必要条件 ， 二者既矛盾又统一 。 煤炭、 石油、 天然 气 等 化 石 燃 料 很 大 程 度 上 促 进 社 会 进 步 。 但 是 这 些 资 源 都 是 不 可 再 生 能 源 ， 非 常 有 限 , 而且分布不均匀 ， 使用过程中会造成环境污染 ， 严重阻截社会进一步发展， 从而激发面 对未来社会进步动力源泉广泛重视思考 。 所以我们需要探究并发展新型能源， 既能满足 人类的
19、日常需求，又不影响人类的生存环境 1 。 1 . 1 研 究 背 景 和 选 题 意 义 目前 ， 各国都在大力开发新能源， 特别是风能、 太阳能和生物质能的资金数量激增， 这 既 是国 际 市 场 上石 油 等 传统 能 源 产 品价 格 高 昂 压力 所 致 （非 常 时 期 除外 ） ， 又 是可 持 续发展客观需要。 风能，应用较为成熟的新型能源之一，愈来愈获取青睐。 ( 1) 风力发电解决了能源危机及环境污染。 能源是现代化基石和动力， 过去传统化石能源体系很大程度上促进社会进步。 然而 近年来 ， 由于煤炭、 石油等化石能源的逐渐衰竭 ， 使得能源危机在世界范围内进一步加 深， 由
20、此也引发了诸多国际性的问题。 同时化石能源在生产中产生的污染气体等， 对人 类赖以生存的生态环境造成了严重的影响。 在此背景下 ， 实现可持续不断发展急切须寻找比化石资源更绿色更环保的新型资源。 风力发电是最为老练的拥有开拓远景且相对成熟的可再生资源发电，愈来愈获取青睐 ； 再加之国家经济需要，获取了庞大的趋向，变成新型资源发电的领头羊。 风力发电清洁安全 ， 没有煤电 、 油电等相伴而生的污染问题。 2010年我国风电累计 装机容量达 44733.29M W , 其累计减排效益达146.7341亿元，其中 2 C O 的累计减排效益为 105.2084 亿元，风电有助减少温室气体。风无毒害，
21、取之无禁，用之有余。 ( 2) 风电的发展促动相关行业繁荣 我国西部地区风力资源丰富 ， 近年来建设了多座大型风力发电站 ， 缓解了西部地区 的 电 力 紧缺 ， 对 我 国 G D P 有 很 深 远的 影 响 ， 带 动了 风 电 轴 承 产 业的 发 展 。 而 且对 周 边 制造业、旅游业、服务业等的发展也带来了促进作用，繁荣商贸流通，活跃消费市场 ， 同时增加就业，促进农业人口向非农产业转移。 ( 3) 风电机组须要有L V R T 能力 相比于传统电厂容量 ， 风力发电容量不可忽略， 风机安全运营将直接影响系统稳态 运营。 由于风电的不确定性以及机组电压调节控制缺乏， 联网将使系统
22、原有潮流分布变 化，影响联网地区电压稳定。当网侧发生事故，此时 P M S G 无法供给 电网络无功，全部 _第 一 章 绪 论 - 2 - 脱网， 这威胁系统稳态。 并网风机的工作电压要求为 0.91.1p.u.,超出范围风机将因保护 动作而脱网 。 因此， 随着风力发电系统在电网中的影响不断加大 ， 为保证电力系统的稳 定运行，除需要提高风力机自身的技术水平外 ,还要求有更为严格规范的风电并网技术 ， 比如低电压穿越技术、有功功率调节技术及无功控制能力等 4 2 ,而L V R T 是设计制造风机 面对最大挑战 。 增强风电系统 L V R T , 必定增加风力机工业成本， 而且要求愈高成
23、本愈大。 所以，在规划设计风电场 / 风电机组时考虑L V R T 技术是经济可行。直驱式风电机组效率 高、 可靠性高 ， 易于实现低电压穿越能力， 具有较强的抗扰能力。 因此研究直驱式风电 系统 L V R T 是十分必要 4 1 。 1 . 2 国 内 外 风 力 发 电 的 发 展 现 状 如今环球风力发电技术水平进展迅猛。 归纳国内外风电近况， 对更深促进风电可持 续发展有巨大价值。 1 . 2 . 1 西 方 国 家 风 力 发 电 研 究 现 状 在环球环境恶化的同 时人们 开始开拓 新型能源， 20 世纪 70 年代以来全世界都在 全 力探求 种新型能源， 力争 实现可持续发展。
24、 该情形中全球重视起风能 。 譬如， 德国和西 班牙等国家 采纳长久庇护电价 战略， 给风电及其他可再生能源开发商供给可靠上网电价， 且电力 企业必须签写长久买 电合同同风力发电开拓商； 英国美国采纳配额制策略， 这规 定全国总电力 提供量中风能等可再生能源 必须有相当比重。 由此市场竞技风电才可占据 稳固位 。 如今风电行业占据稳固 位为欧洲及美国， 当中风电最多装机是德国， 容量超过 2000 万 K W ；除此以外， 英国、法国、波兰等国风力发电技术很杰出。 1 . 2 . 2 风 力 发 电 在 我 国 的 发 展 现 状 我国探究风力发电较早 ， 有充足能源 , 有开拓潜能。 中国跻
25、身全球 三大能源国。 现今 我国风电 开发走进新时代。 然而风力发电要想久远康健应用， 就得保障所用设备的优良及应用技术的精良 。 风 电联网威胁电网络稳态运营， 尤其电压稳态、 调峰调频、 电能质量等 。 因此我们必须进 一步探究如何推动核心技术独立研究，推广高品质风电。 1 、风电机组制造水平是关键 风电机组为风电系统焦点 ， 发展高品质风电基于拥有好容量好功能风机 。 风电装置 的制造程度体现一个国家风电发展程度。 风电机分为： ( 1) 恒速恒频 C S C F 风力发电技术 稳态时 C S C F 恒速工作， 转速率大小取决于发电机的极数及齿轮箱 。 采纳双速发电 机器 ， C S
26、C F 运作 在两种不 同速率 下，抬升 供给功 率。该技 术结构 及调控简 便、性 能靠 _第 一 章 绪 论 - 3 - 得住。 ( 2) 变速恒频 V S C F 风力发电技术 风力发电过 程中，风能速率变化 ， V S C F 转速大小改 变，利用恰当调控手 段，输出 电能转换到电网络同频电能联网。其核心在变频器应用。 2 、风电机组调控技术是核心 风电机组调控为风电机组焦点 ， 为影响动态性能最紧要技术， 亦即高品质风电要求。 ( 1) 有功功率控制技术 由于风间隙随机， 风电有功功率调控无法像常规任意时刻凭照电网调度需求在既定 出力运营 ， 必需规定恰当风电场有功调控手段 ， 尽可
27、能保证最大出力， 符合大范畴风电 联网稳态运营。 现今有功调控分类成超前调控 、 正常调控、 紧急调控。 凭照计划风电调控中心告知 风电厂 ， 风电厂再由此采纳对应调控手段。 风电机组调控有功有最大出力调控及出力跟 踪调控两种方式。 ( 2) 无功电压控制技术 如今风电联网电压平稳及无功问题引起全社会的重视。风电场联网运营汲取无功， 需在机侧配备 S T A T C O M 实现跟踪电网络及负荷 无功振荡 ， 完成及时补偿 ， 由此电压不 变，改善电网运行环境。 ( 3) 低电压穿越控制技术 低电压 穿越 L V R T （ L o w V o l t a g e R i de - t hr
28、ough ） ， 即 当联网点电压 下降时， 风力机仍 可以实现不 停歇联网运营， 乃至供给无功功率， 保障恢复电网正常， 穿过全部低电压时 域。 L V R T 即保障联网风机稳态运营一种特殊手段。各个地域对 L V R T 需求不同 3 4 。 ( 4) 风电变流器 它为风电机组最紧要的单元。通过相应的控制手段将发动机的电能，变化为频率、 幅值和相位均与电网一致的电能。 目前实际应用的风电变流器均采用变速恒频技术手段， 即控制变流器使得在风速一定范围内变化时，发电机能发出稳定优质的电能。 1 . 3 三 种 联 网 型 风 电 系 统 拓 扑 分 析 1 . 3 . 1 传 统 风 力 发
29、 电 系 统 以前 风电常是 基于笼型 电机 C S C F 。由 于电网恒 频，风机 转差率 不多变， 转速近 乎 恒定。 风机转速速率小， 要想完成风电联网， 就得添加齿轮箱。 机组拓扑如图 1- 1 所示。 _第 一 章 绪 论 - 4 - 图 1 - 1 基 于 笼 型 电 机 C S C F C S C F 调控 起来方便 ，成 本低。劣 势是变换 器无法 持续调控 网侧无 功，联网 的话电 能质量差。 1 . 3 . 2 直 驱 式 风 电 系 统 风力机干脆与 P M S G 联接 ， 无齿轮箱事故。 图 1- 2 中 P M S G 供给电量利用 全功率变 换 器 A C -
30、D C - A C 联 网 。 永 磁 机 无 需 电 网 侧 励 磁 ， 这 省 去 励 磁 和 电 刷 滑 环 等 耗 费 ， 不 过 也抬升成本。 图 1 - 2 V S C F 永 磁 同 步 发 电 系 统 1 . 3 . 3 双 馈 风 力 发 电 系 统 现如今双馈风机成为潮流， 总装机容量中占到了 80% 。 图 1- 3 定子干脆连到电网， 利 用背靠背双 P W M 变换器转子完成励磁，稳固定子电量频率，利用定转子可逆过道完成 功率变化。 _第 一 章 绪 论 - 5 - 图 1 - 3 V S C F 双 馈 异 步 发 电 机 系 统 常提到双馈风机其实即绕线转子电机之
31、一，它的变量有三个：一是调控励磁大小； 二是可改变励磁频率；三是可改变相位。 1 . 4 低 电 压 穿 越 技 术 1 . 4 . 1 低 电 压 穿 越 概 述 低电压 穿越 L V R T （L o w V o l t a g e R i de - t hr ough ） ， 即 当联网点电压 下降时， 风力机仍 可以实现不 停歇联网运营， 乃至供给无功功率， 保障恢复电网正常， 穿过全部低电压时 域。L V R T 是保障联网风机稳 定运营 的一种 特殊条件。各个地域对 L V R T 需求不同 3 4 。 为防止联网点电压降低造成风电脱 网等无法容忍的后果 ， 我们规定风电机组拥有
32、L V R T , 来保障系统稳态。 1 . 4 . 2 低 电 压 穿 越 国 内 外 研 究 现 状 欧洲 ， 像丹麦、 德国这些国家， 探究风电技术已是领先程度。 德国北边地域有许多 风机 ,E .O N N e t z 的 L V R T 需求如图 1- 4 2 。 _第 一 章 绪 论 - 6 - 图 1 - 4 德 国 E . O N N e t z 公 司 的 L V R T 要 求 风机跳闸的条件是联网点电压低于图示曲线表示; 曲线及以上运营,风机还要联网,等 候着电网络正常。阴影部位时,风机也得供给无功给电网。 由 图 1- 4 可 看 出 , 联 网 点 电 压降 低 到
33、15% 45% , 风 机 不 住 供给 无 功 ,还 联 网 运 行 时间 不低于 625ms。降低到大于 90% 时风机得继续联网运营 5 。 我国研究 制定电网运营规则规定 ， 联网点电压下降时， 风电机组接连运营， 即保障 在诸如电压跌落 干扰时风机不 断网， 免得后续激发更严重的问题。 由此电压扰动时要担 保风机 联网 2 。 国网风电场接入电网技术规定 对风电 L V R T 制订清晰明了需求 2 0 2 1 ： 1、 联网点电压跌到 20% 额定值时，风机还可联网运营 625ms 的 LVRT 技术； 2、 联网点电压跌落 3 秒之内可复原到 90%稳态值， 风机联网运营。 针对
34、现在还不具 有 LVRT 技术可又开发了的风电场，要认真改良机组，使之实现 LVRT 。 3 、 变换器， 系统焦点器件， 一定要实现 LVRT。 联网点电压下降时， 系统会由此出 现超高电压和超高电流，从而损毁器件，所以一定要添加保护器件在变换器中。 1 . 5 本 文 的 主 要 工 作 本文着重探究直驱式风力发电系统 L V R T 。 第一章讲解风电背景意 义 ， 简单提出三种联网型风 电系统 ， 针对不同国家 L V R T 实 行扼要描写 。 第二章 围绕着直驱风电系统构成对每一单元进行建模。 P W M 变换器不可或缺，推 _第 一 章 绪 论 - 7 - 导其数学模型及工作原理
35、 ， 并说明电网侧变换器电网电压定向空间 P W M 算法。 解析这 些模块给后续探究直驱式风电系统 L V R T 做足准备。 第三章一开始介绍联网点电压下降时 不同类型风电系统的 L V R T 方案。 接着分析了 风电系统的 L V R T 的实现。 思量到保障功率匹配让系统平稳运营， 详尽分析了 两种 L V R T 方案， 比拟分析优缺点， 联络 已有 S T A T C O M 方式， 供给一种新的故障时调控方法。 最 后提供了一套基于大电容储能 C r ow ba r 过电压保护电路， 并两全调整风力发电机转速与 叶尖速比的匹配， 抬升直驱式风电系统 L V R T 实际应用可行
36、性。 第四章分析了联网点不对称电压下降时风电系统中间 D C 侧电压稳固调控， 利于该 情形下的直驱永磁式风电 系统的 L V R T 运营。 当电网发生不对称故障时 ， 直驱式风电系 统直流母线电压会发生波动震荡， 若要保持直驱式风力发电机组保持并网运行， 就要想 办法消弭调控功率上正弦与余弦谐波含量 ， 使得中间 D C 侧电压能够连续安稳运营。 这 供给了种新型的正负序电压单独定 向的调控方法 （P N - V O C ） ， 消弭能量转换过程的颠簸 量，稳固中间 D C 环节母线电压，为电网供 给无功。且添加能量泄放回路到中间 D C 环 节 ， 采 纳 滞 环 调 控 让 D C 侧
37、 出 现 超 高 电 压 时 利 用 释 放 阻 值 R 释 放 热 量 ， 获 取 消 弭 中 间 D C 超高压的宗旨。 第五章对本文所做的工作以及得到结论归纳分析，提出不足和改进方向。 _第 二 章 直 驱 永 磁 风 电 系 统 的 理 论 基 础 - 8 - 第二 章 直驱永磁风电系统的理论基础 2 . 1 风 力 机 的 建 模 分 析 如何利用风力机发电？这就要风能变换成机械能 ， 然后又变成电能。 此过程最关键 的环节就是风力机获取风能， 这抉择着最终的变换效率。 但无论用什么形式的风电机组， 还是无法把风能全变换成机械能。科学家 B e t z 指出的 B e t z 理论解
38、释这个问题。 B e t z 理论建立的前提 2 6 ： 风能不受阻力吹到风轮无穷多的叶片的每个部分。 现假定个 “理论叶片” 处在大气中。如图 2- 1 所示： 图 2 - 1 风 轮 的 气 流 图 现 设 最 远地 方 上 游 风 速 率 是 1 v 、 截 面 1 S ， 穿 过 叶片 瞬 间 实 际 风 速 率 、 截 面 S ， 距 离风力机远处下游风速率为 2 v 、截面 2 S 。 由于单位时间内通过叶片的体积 V 是定值，则可得： 2 2 1 1 v S Sv v S (2-1) 如若风 1s 穿过 S 体积 V ，那么就有 S V (2-2) 由动量定理 1 2 F t m v m v 可知 1 2 S t ( ) F t v v