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JD-66317《可再生能源发电技术》-程明(习题解答)王雅新[18页]
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思考题与习题参考答案
第1章
能源有哪些主要分类方法？新能源的概念是什么？
答：一次能源与二次能源、可再生能源与非再生能源、常规能源与新能源等。
举例说明可再生能源（如风能）与非再生能源（如煤）各自的优缺点。
答：可再生能源（如风）的优点是用之不尽，可以再生，并且利用过程中基本不产生污染，但缺点是能量密度通常较低，开发成本较高，难以存储或运输，只能就地转化利用；非再生能源（如煤）的优点是能量密度高，开发成本较低，可以储存和运输；缺点是短期内无法再生，用一点就少一点，并且在利用过程中常会产生污染。
发展可再生能源的意义何在？
答：一是为了解决传统化石能源资源有限、将会枯竭的问题，二是解决环境污染问题。
什么是能流密度？举例说明可再生能源的能流密度有什么特点。
答：能流密度是指单位体积或面积能源中所能获得的功率，是能源品质的重要指标，可再生能源如风能、太阳能等能流密度都较低，约为100W/m2。
第2章
2-1.简述风的形成原因和不同级别风的特点。
答：是空气流动的结果，由于密度不同或气压不同造成空气对流运动。按照风速大小可将风划分为不同风力等级，简称风级，风级越大，形成的风浪越大、破坏力越严重。
2-2.常用的描述风能的参数有哪些？
答：主要包括风速、风向、风频和风速频率。
2-3.试计算下列不同风速及面积上的风功率，以kW表示，取空气密度?=1.0kg/m3。
直径/m
风速/(m/s)
5
10
50
100
5
1.2
4.9
122.7
490.6
15
33.1
132.5
331.2
13246.9
25
153.3
613.3
15332
61328
2-4.以10m高度为基准，试分别计算20m和50m高度的风速增长系数，指数公式中取?=0.14。
答：风速增长系数分别为1.1和1.253。
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2-5.设风分别以5m/s和15m/s各吹1h，取空气密度?=1.0kg/m3。试计算：（1）在2h内的平均风速是多少？（2）平均风功率密度是多少？
答：平均风速10m/s，平均风功率密度500W/m2。
2-6.根据图2-74，设风速为20m/s，试计算下列条件下风力机的功率：（1）风力机转速为160r/min（曲线A）；（2）风力机运行在最大风能利用系数曲线上（曲线B）；（3）风力机运行于600N.m的恒转矩曲线上（曲线C）；（4）设风力机的额定风速为12.5m/s（曲线A、B、C的交点），求该风力机的额定转矩、额定功率和额定转速。
答：（1）由图可得160r/m时风力机转矩1500Nm,风力机功率25.1kW；（2）图中1400Nm-250r/min，对应风力机功率36.6kW；（3）图中600Nm-380r/min，对应风力机功率23.9kW；（4）
600Nm,10kW,160r/min,
2-7.什么是贝兹（Betz）极限？其值为多少？
答：风力机风能利用系数的极限即为贝兹极限，其值为0.593。
2-8.什么是风力机的失速？
答：当攻角处于临界值以下时，随着攻角增大叶片的升力系数增大，一旦攻角高于临界值，叶片的升力系数不升反降，即风力机出现失速，这时攻角对应的临界值就是失速点，如下图所示。
2-9.风力机分别运行在恒叶尖速比和恒转速，试说明其性能有何不同？
答：恒转速运行的风力机速度恒定不变，控制较简单，但风能利用率较低。而恒叶尖速比运行可以随风速变化成比例地调节风力机转速，实现最大功率点跟踪，提高风能利用效率，通过改变转速，减小了阵风等动态下的机械应力，另外，变速风力机还可以改善电能质量和降低低功率时的运行噪声。
JD-66317《可再生能源发电技术》-程明(习题解答)王雅新[18页]全文共3页，当前为第3页。2-10.设风力机的叶尖速比?=7时有最大风能利用系数Cpmax，试计算直径分别为5m、10m、50m和100m的风力机在风速为10m/s、20m/s和25m/s时的转子转速。
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答：风速10m/s时转子转速分别为267.5转/分、133.8转/分、26.75转/分和13.
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