(3.236.122.9) 您好!臺灣時間:2021/05/14 06:33
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:曾信翰
研究生(外文):Shin-Han Tseng
論文名稱:利用風力發電機轉子系統作為系統穩定方式之研究
論文名稱(外文):A Research for Using Wind Generator Rotor as to Enhance System Stability
指導教授:林中彥林中彥引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:航空與電子科技研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:83
中文關鍵詞:系統穩定小型風力發電機風力發電飛輪垂直軸風力發電機
外文關鍵詞:System StabilitySmall Wind TurbinesWind TurbineFlywheelVertical axis wind turbine
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:351
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
風能是一個乾淨的、環保的再生能源,雖然是取之不盡、用之不竭,但目前仍然有許多缺點使風力發電無法成為主要之能源,主要的缺點之一為風的不穩定性;在整體電網尺度來說,風的不穩定性使風力發電不能成為基載電力,而以個別風機來看,則使風力發電機組輸出之電力呈現不穩定的狀態且使得電力轉換系統較為複雜,這情況對於小型風力發電機之系統,其擾動更較為明顯。
本研究著重在垂直軸風力發電機的相關效應。垂直軸風力發電機,主要是應用於低風速時啟動之風力發電機,其構造簡單、易維修、氣動噪音小且在無方向性顧慮,在低電力需求應用上具有發展的潛力及優勢。
風力發電機之轉子/葉片系統,在基本設計及製造上首要之考量為重量,重量輕之轉子/葉片系統易於在低風速時啟動;然而重量輕之轉子/葉片系統,對於風速強弱的變化較為敏感,這會讓風力發電機組所輸出之功率變的不穩定;本研究發現,若採用較重的轉子/葉片系統,將使風力發電機組之轉動慣量增加,對於風力發電機組輸出功率之穩定性是有幫助的;轉子/葉片系統轉動速度之平穩性,較不易使結構承受大的變動負荷,相對的也較不會使結構發生疲勞破壞,並且不會產生電流突波,也可以使輸出之功率較為平穩,對於電網的衝擊也會有相當程度的改善。
本研究將垂直風力發電機的轉子系統,視為傳統機械上之飛輪,用飛輪之轉動動能作為一儲能及緩衝之裝置,利用有限元素分析軟體,模擬在不同風速與葉片重量的情況下,系統可得到的累積功率值,進一步可以提供未來垂直軸風力發電機轉子系統最佳化設計之參考依據。


Wind energy is a clean,environmentally friendly renewable energy,However, there are still many shortcomings so that wind power there are still many shortcomings so that wind power could not become the main source of energy. One of the major shortcomings of the wind instability. In addition, the instability of wind power also makes the inverter system more complex. For the small wind turbine system, the disturbance is more obvious.
This study focuses on the effect of the vertical axis wind turbine. Vertical axis wind turbine can start to generate power at the low wind speed. Its simple structure, easy maintenance, low aerodynamic noise and the concerns of the non-directional, with the development of the potential and advantages of low electricity demand applications.
The primary considerations in the design and manufacturing the Wind turbine rotor and blade system is weight. The lighter weight of the rotor and blade system is usually easy to start in the low wind speed. However, the light weight of the rotor/blade system is more sensitiveto the change of wind speed, that makes the wind turbine output power becomes unstable. This study concludes that the the heavier rotor and blade system, could increase the moment of inertia of the wind turbine, which is helpful for the stability of the wind turbine output power.
In this study, the rotor system of vertical axis wind turbine is fnction as traditional mechanical flywheel, the rotational kinetic energy of the flywheel as an energy storage and buffering device. The CFD software are used to simulate in different wind speed and blade weight. The system can cumulates more power with a little bit heavier rotor system, and therefore, provide a reference for future optimal vertical axis wind turbine rotor system design.


中文摘要 …………………………………………………………... i
英文摘要 …………………………………………………………... iii
誌謝 …………………………………………………………... v
表目錄 …………………………………………………………... viii
圖目錄 …………………………………………………………... ix
符號說明 …………………………………………………………... xii
第一章 緒論………………………………………………… 1
1.1 前言……………………………………………… 1
1.2 風力發電之發展概………………………………況………………………………… 2
1.2.1 國外風力發電裝置概況…………………………況……………………………… 3
1.2.2 國內風力發電裝置概況…………………………況……………………………… 8
1.2.3 風力發電的展望…………………………………望……………………………………… 12
1.3 風力機種類及特色介紹…………………………紹 ……………………………… 15
1.3.1 水平軸風力機……………………………………機 ………………………………………… 15
1.3.2 垂直軸風力機……………………………………機 ………………………………………… 16
1.4 垂直軸風力簡介…………………………………介 …………………………………… 21
1.5 文獻回顧…………………………………………顧 ……………………………………………… 25
1.6 研究目的與方法…………………………………法 ……………………………………… 28
1.6.1 本研究分析與探討………………………………討 …………………………………… 28
第二章 風力發電機與飛輪之基本 ……………………… 29
2.1 風力發電機原理……………………………………理 ……………………………………… 29
2.2 貝茲定律…………………………………………… 33
2.3 風車性能評估……………………………………… 36
2.4 飛輪儲能理論……………………………………… 40
2.5 風力發電機之輸出分析…………………………… 43
第三章 研究方法與分析架構……………………………… 44
3.1 ADINA-FEA軟體簡介……………………………… 44
3.1.1 H型垂直軸風力機葉片問題概述………………… 45
3.1.2 定義邊界條件與參數設定………………………… 46
3.2 滑移網格…………………………………………… 50
3.3 流固耦合(FSI,Fluid Structure Interaction)基本概念… 52
第四章 結果與討論………………………………………… 56
4.1 簡單H型垂直軸風機模型之設計靈感…………… 56
4.2 不同時間步長(Time Step)收斂測試……………… 58
4.3 重量相同風速不同之影響………………………… 59
4.4 重量不同風速相同之影響………………………… 62
第五章 結論、建議與心得…………………………………… 66
5.1 結論………………………………………………… 66
5.2 建議及心得………………………………………… 66
5.2.1 建議………………………………………………… 66
5.2.2 心得………………………………………………… 67
5.2.3 初學者之建議……………………………………… 69
5.3 流固耦合分析常見之錯誤碼……………………… 70
參考文獻 ……………………………………………………… 73
英文論文大綱 77
簡歷 83


[1]經濟部能源局,http://web3.moeaboe.gov.tw
[2]GWEC,GLOBAL WIND STATISTICS 2012
[3]GWEC,http://www.gwec.net/
[4]維基百科,Renewable energy,http://zh.wikipedia.org/wiki
[5]李隆盛(民87)。四小龍的科技教育。生活科技教育,31卷9期,P2-7
[6]藍偉庭,風力發電市場與技術發展概觀,Green Power,2007年11月
[7]GWEC,GLOBAL WIND REPORT ANNUAL MARKET UPDATE 2012
[8]台灣電力公司網站,http://www.taipower.com.tw/
[9]余勝雄,我國風力發電現況與發展,台電公司-電源發展處
[10]再生能源網,http://www.re.org.tw/RE2/
[11]台灣風力發電產業協會,http://www.twtia.org.tw/
[12]呂威賢,台灣風力發電史
[13]關和市、牛山泉(2011)。垂直軸風車。P71-82
[14]J.F. Manwell, J.G. McGowan and A.L. Rogers., “Wind energy explained :theory, design and application”, Chichester ;/Wiley,/c2002./New York :
[15]J.F. Manwell, J.G. McGowan and A.L. Rogers., “Wind energy explained :theory, design and application”, Chichester ;/Wiley,/c2002./New York :
[16]Eriksson, S., Bernhoff, H., Leijon, M. (2008) Evaluation of different turbine concepts for wind power. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 12(5): 1419-1434.
[17]吉林省眾強新能源科技有限責任公司http://www.powerfulrenewableenergy.com/cp3-224.html
[18]http://www.brighthub.com/
[19]進豐科技有限公司-http://vip.arch-world.com.tw/
[20]http://www.ecosources.info/dossiers/Eolienne_verticale_Savonius17
[21]金大仁、楊欣翰等人,”小型複合材料風力發電葉片之研製”風能協會,2008
[22]鍾承憲、吳兆誠等人,”葉片用單向玻纖材料試驗規範與程序探討”,風能協會,2008
[23]劉哲元、李雅榮等人,”FRP風力機葉片材料之剪切強度與疲勞特性探討”,風能協會,2008
[24]彭聖倫、余堯等人,”FRP風機葉片構件接合強度之探討”,風能協會,2008
[25]金大仁、蘇宏明等人,”小型垂直軸式風力發電機之複合材料葉片強度評估”,風能協會,2010
[26]鄭泗滄、蕭飛賓等人,”1KW風力發電機之複合材料葉片受風力負載的數值模擬分析”,風能協會,2010
[27]吳家宏、賴峯民,”小型複合材料風力機葉片之疲勞壽命評估”,風能協會,2010
[28]蔡國忠、李韋學等人,”離岸風力發電機複材葉片之應力分析”,風能協會,2010
[29]金大仁、蘇宏明等人,”玻纖布複合材料風力葉片之非線性變形分析”,風能協會,2011
[30]魏世芳、林中彥等人,”小型風力機葉片之複合材料結構分析”,風能協會,2012
[31]金大仁、蘇宏明等人,”玻纖布複合材料風力葉片之漸次破壞分析”,風能協會,2012
[32]E. Muljadi, C.P. Butterfield, R. Yinger, H. Romanowitz, “Energy-Storage and Reactive Power Compensator in a Large Wind Farm’’ , the 42nd AIAA Aerospace Sciences Meeting and xhibit, Reno, NV, January 5-8, 2004.
[33]王黎,”飛輪儲能技術應用於風力發電系統的仿真研究”,大連理工大學,2010
[34]馬利艷,全球風力發電政策動態與產業趨勢,工研院產業經 濟與趨勢研究中心(IEK),2011
[35]沈德昌,小型風力發電機在中國發展與應用
[36]中央氣象局,http://www.cwb.gov.tw/
[37]工研院機械所(2006/02)
[38]翁榮羨、李欣哲,「風能轉換與風力發電技術」,電工通訊,民國九十年
[39]卓清松、林書正等人,”風力機械傳動置冷系統之研究”,碩士論文,國立台北科技大學冷凍空調工程系
[40]蔡孟杰,”外罩式多葉風力渦輪機之研究”,碩士論文,國立成功大學航空太空工程學系
[41]關和市、牛山泉(2011)。垂直軸風車。P94-98
[42]中國能源網,(2009/07/01)
[43]百度文庫,風電儲能技術調研,http://wenku.baidu.com/tw
[44]湯雙清,飛輪儲能技術及應用,華中科技大學出版社,2004.9
[45]人民網,人民日報(2010/03/01),飛輪儲能技術破解並網難題仍距國際水平10年以上,http://scitech.people.com.cn/BIG5/11043809.html
[46]互動百科,飛輪儲能,http://www.baike.com/wiki/
[47]馬野、袁志丹等人(2010)。ADINA有限元經典實例分析
[48]邱榮權等人,”風力機葉片結構多目標最佳化設計”,風能協會,2010
[49]蔡國忠、江昭慶,”風力發電機葉片流固耦合分析”,風能協會,2009
[50]雷文強, 楊中海等人,”三維螺旋慢波電路的精確的冷測模擬”,電子科技大學物理電子學院高能電子學研究所,四川成都
[51]岳戈、梁宇白等人(2010)。ADINA流體與流固耦合功能的高級應用


QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
系統版面圖檔 系統版面圖檔