风力发电机功率与物理参数之间的关系为:

Cp为风能利用系数,是桨距角 与叶尖速比
的函数,具体的关系可表示为:


根据上述公式,叶尖速比与风力利用系数之间的规律如图所示。

可见,每一个确定的桨距角,都存在一个最大风力利用系数,随着桨距角的变大,最大风力利用系数降低,其对应的叶尖速比也降低。在 r 一定的情况下,可以通过改变叶尖速比 和桨距角 来调整达到合理利用风能的目的。
绘图代码:
set(0,'defaultfigurecolor','w')
C1=0.5173;
C2=116;
C3=0.4;
C4=5;
C5=21;
C6=0.0068;
lada=0.01:0.01:18;
for beta=0:10:20
Cp=C1.*((1./(lada+0.08.*beta)-0.035./(beta.^3+1)).*C2-C3.*beta-C4).*exp(-1.*(1./(lada+0.08.*beta)-0.035./(beta.^3+1)).*C5)+C6.*lada;
plot(lada,Cp)
hold on
end
ylim([0,0.6])
xlabel('λ')
ylabel('Cp')
legend('0°','10°','20°')
title('变桨距角的风能利用率曲线')