風能利用係數

風能利用係數用C_p表示，表示了風力發電機將風能轉化成電能的轉換效率。根據貝茲理論，風力發電機最大風能利用係數為0.593。風能利用係數大小與葉尖速比和槳葉節距角有關係。它的具體表達式如下：

其中，

——空氣密度，單位為kg/m³；

——風力機實際獲得的軸功率，單位為W；

——風輪的掃風面積，單位為m²；

——實際風速，單位為m/s。 ^[1] 

風力機的特性通常由一簇功率係數C_p的無因次性能曲線來表示，風能利用係數是風力機葉尖速比

和節距角

的函數，即

,風能利用係數C_p，可近似用一下公式表示：

從圖中可以得出一下兩點結論：

(1)對於某一固定槳距角

，存在唯一的風能利用係數最大值C_pmax，對應一個最佳葉尖速比_opt；

(2)對於任意的尖速比名，槳葉節距角

=0^。下的風能利用係數C_p相對最大。

槳葉節距角增大，風能利用係數C_p明顯減小。

以上兩點即為變速恆頻變槳距控制的理論依據：

在風速低於額定風速時，槳葉節距角=0，通過變速恆頻裝置，風速變化時改變發電機轉子轉速，使風能利用係數恆定在C_pmax，捕獲最大風能；

在風速高於額定風速時，調節槳葉節距角從而減少發電機輸出功率，使輸出功率穩定在額定功率 ^[2]  。