图2-1风电机组示意图

2.1风速模型

湍流风速一般包括两个部分，平均风速分量v和湍流分量vt：

其中，平均风速分量通常被认为是一段时间内风速的平均值，在这一段时间之中，其值一定；而湍流分量则是反映出风速在平均值附近的波动情况[8]。刻画湍流风速的指标大体有三个：平均风速、湍流强度、积分尺度[8]。

平均风速反映了一段时间内风速的平均值，如式(2.2)所示：

湍流强度TI定义为风速的标准差和与之对应的平均风速之比[8]，可表示为：

积分尺度和湍流风速到地面的距离、地面的粗糙程度有关，积分尺度越大，表示湍流扩散能力越强[8]。用式(2.5)表示：

其中z为湍流风速到地面的高度，C和m的取值依赖于地面的粗糙程度[8]。

2.2风力机的空气动力学模型

风力发电的过程，自然界的风吹动风力机的叶片，使其转动，从而带动风力机的低速轴转动，动能传送到发电机，使其发电，再经过整流逆变，供用电器使用。所以，如何更有效地从风中捕获能量，是影响整个风力机组发电效率的关键问题。

如图2-2所，是空气气流扫过风力机叶片前后的过程，设空气密度为，在经过叶片前，空气气流扫过的面积为A0，此时的速度是v0；当经过叶片时，同样的空气气流，扫过的面积是A1，速度为v1；经过叶片之后，扫过的面积是A2