the result. There is a significant drop on the COE. Therefore, it verifies the
reliability of the model.  
Keywords    Aerodynamic Design  Blade Element Momentum Theory  Cost Of Energy Genetic Algorithm
目   次 
1  引言  ..  1
1.1  课题研究的背景  ..  1
1.2  课题研究的目的和内容  ..  1
2  风力机气动设计的基本理论    3
2.1  叶素动量理论  .  3
2.2  风速的Weibull 分布模型    7
2.3  小结    9
3  遗传算法理论  ..  10
3.1  遗传算法（GA）简介  ..  10
3.2  遗传算法（GA）的基本步骤  ..  10
4  风力机叶片的优化设计    12
4.1  MATLAB简介  ..  12
4.2  优化设计的适应度函数  .  12
4.3  优化设计变量及其约束  .  14
5  1.5MW 风力机叶片算例分析  .  17
5.1  设计参数  .  17
5.2  优化设计的过程  .  18
5.2  优化设计的效果  .  20
结  论  ..  23
致  谢  ..  24
参考文献    25
附录 A  遗传算法寻优过程的数据  ..  28
 图 2-1  r 处叶素的速度及作用力 .  5
图 2-2  诱导因子的迭代过程  ..  7
图 3-1  遗传算法的迭代过程  .  11
图 4-1  优化设计程序和方法  .  16
图 5-1  优化前风能利用系数与叶尖速比的关系曲线  ..  18
图 5-2  优化前功率分布曲线  .  18
图 5-3  风速的概率密度分布曲线    19
图 5-4  优化后风能利用系数与叶尖速比的关系曲线  ..  20
图 5-5  优化后功率分布曲线  .  20 
图 5-6  优化前后的弦长分布  .  21
图 5-7  优化前后的扭角分布  .  21
图 5-8  优化前后度电成本的直方图  .  22
 表 5-1  1.5MW 风力机叶片的基本参数   17
表 5-2  优化前1.5MW 风力机叶片参数    17
表 5-3  优化后1.5MW 风力机叶片参数    19
 1  引言
1.1  课题研究的背景
目前，随着全球气候变暖问题以及能源短缺带来的问题日益突出，各国的能源战略中，
可再生能源凭借清洁高效、可持续的特点，不断提升自身所处的地位。而风力发电技术作为
可再生能源发电技术中成本相对较低、技术相对较成熟、可靠性相对较高的发电技术，近几
年来也发展迅速，开始逐渐发挥重要的作用[1]。
虽然我国地域辽阔，风能资源非常丰富，但是我国的风电起步与国外相比较晚，在相关
的设计水平和实验研究方面与国外仍有较大差距。其中，叶片作为风力机核心的重要部件，
国外企业和研究机构对叶片的各项指标和数据都不对外公布。因此，我国要独立开发大型风
力机，首先就需要去攻克叶片的技术壁垒，独立研究出气动性能良好的叶片，实现国内的风
力机叶片设计技术的不断突破[2-3]
1.2  课题研究的目的和内容
1.2.1  课题研究的目的
在国内关于风力机叶片的气动外形设计的研究还相对比较少，可借鉴的技术参考资料也
较少，同时国外在叶片气动设计方面的技术数据又属于保密资料，因此国内的叶片气动研究
方面难度大、进展缓慢[2] 考虑度电成本的风力机气动设计(2):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_19863.html