引言:小編的老領(lǐng)導(dǎo)曾經(jīng)對小編說過,想要做好一個行業(yè)的記者就要先了解這個行業(yè),成為專家型的記者,否則寫出去的東西一知半解只會被讀者看笑話。如今已經(jīng)過了一年的時間,小編雖然還不是專家型記者,但還是有一定的行業(yè)基礎(chǔ)知識和理論概括能力,本期為大家介紹貝茲理論與風(fēng)力發(fā)電的關(guān)系。
人們總想將風(fēng)能轉(zhuǎn)換率提高,然而想要100%的轉(zhuǎn)換風(fēng)能是不可能的,貝茲理論將會解答這是為什么。
什么是貝茲理論
貝茲理論:理想情況下風(fēng)能所能轉(zhuǎn)換成電能的極限比值為16/27 約為59.3% 。
貝茲理論是研究風(fēng)力發(fā)電學(xué)科中相關(guān)風(fēng)能利用效率最基本的理論,該理論是德國的物理學(xué)家 Albert Betz 于 1919 年提出。貝茲理論是建立在一個假定“理想風(fēng)輪”的基礎(chǔ)之上——即風(fēng)機(jī)能接受通過風(fēng)輪的流體的所有動能,且流體無阻力,流體是連續(xù)的、不能壓縮的流體。
推導(dǎo)過程如下:
v1 - 進(jìn)入風(fēng)速
v2 - 殘余風(fēng)速
p - 空氣密度
F - 葉片掃風(fēng)面積
P - 轉(zhuǎn)換的動能
P0 - 風(fēng)的初始動能
則葉片處單位時間內(nèi)通過的風(fēng)的質(zhì)量 M = p*F*(v1+v2 )/2 -----式1
根據(jù)牛頓第二定律,葉片吸收的動能等于風(fēng)殘余動能與風(fēng)初始動能之差,于是得到:
P = (1/2)*M*(v1^2 - v2^2)-----式2
將式1代入式2得到:
P = (p/4)*(v1^2 - v2^2)*(v1+v2)*F
由風(fēng)能的基本計算公式可知
P0 = (p/2)* v1^3*F
則有:
P/P0 = (1/2)*(1-(v2/v1)^2)*(1+(v2/v1))
由此可見 P/P0 為 v2/v1 的二次函數(shù)
當(dāng) v2/v1 = 1/3 時
P/P0 為最大值 16/27
為什么無法達(dá)到100%的利用