風力發電機的理論最大風能利用係數Cp為0.593 ，對實際使用的風力發電機來說，Cp越大，表示風力發電機的效率越高。

風力發電機的氣動理論是由德國的貝茲(Betz)於1926年第一個建立的。貝茲假設風力發電機的風輪是理想的，即沒有輪轂，具有無限多的葉片，氣流透過風輪時沒有阻力。另外，假定氣流經過整個風輪時是均勻的，並且透過風輪前後的速度都是軸向的。在這種理想狀態下，風力發電機的理論最大效率Cp=0.593。這說明風力發電機從自然風中所得到的能量是有限的，其功率損失部分可以解釋為留在尾流中的旋轉動能。因此，風力發電機的實際風能利用係數Cp<0.593 。風力發電機實際得到的有用功率輸出為:Ps=1/2pSV3Cp

.風力發電機的能量轉換

2.1 風能的計算

空氣有一定質量，因此流動時具有一定能量，稱為風能。風能的表示式為:

E=1/2pSV3

式中：S—單位時間內氣流流過截面積

p—空氣密度

V—風速

其中p和V隨地理位置、海拔和地形等因素而變。

2.2風力發電機的效率

風力發電機的氣動理論是由德國的貝茲(Betz)於1926年第一個建立的。貝茲假設風力發電機的風輪是理想的，即沒有輪轂，具有無限多的葉片，氣流透過風輪時沒有阻力。另外，假定氣流經過整個風輪時是均勻的，並且透過風輪前後的速度都是軸向的。在這種理想狀態下，風力發電機的理論最大效率Cp=0.593。這說明風力發電機從自然風中所得到的能量是有限的，其功率損失部分可以解釋為留在尾流中的旋轉動能。因此，風力發電機的實際風能利用係數Cp

Ps=1/2pSV3Cp

2.3 風力發電機的特徵引數

2.3.1風能利用係數Cp

風能利用係數Cp的物理意義是：風力發電機的風輪能夠從自然風中獲得的能量與風輪掃掠面積內的未擾動氣流所含風能的百分比。可用下式表示：

Cp=P/(1/2pSV3)

式中： P—風力發電機實際獲得的輸出功率；

p—空氣密度

S—風輪的掃掠面積；

V—風速。

風力發電機的理論最大風能利用係數Cp為0.593 ，對實際使用的風力發電機來說，Cp越大，表示風力發電機的效率越高。Cp不是一個常數，它隨風速、風力發電機轉速以及風力發電機葉片引數如攻角、槳距角等而變化。

風力發電機的葉片有定槳距的，還有變槳距的。對於定槳距的，除了採用可控制的變速執行外，在額定風速以下的風速範圍內，Cp常偏離其最佳值，使輸出功率有所降低；超過額定風速後，透過採用偏航控制或失速控制等措施，使輸出功率控制在額定值附近。對於變槳距的風力發電機，透過調節槳距可使Cp在額定風速下具有可能較大的值，從而得到較高的輸出功率；超過額定風速後，透過改變槳距減少Cp ，使輸出功率保持在額定值附近。

2.3.2葉尖速比λ

葉尖速比，也叫周速比，是指風力發電機葉片葉尖速度與風速的比值，通常用λ 表示，可用下式表示：

λ=2πRn/V=ωR/V

式中：n—風輪的速度

ω—風輪角頻率

R—風輪半徑

V—風速

λ是個無因次係數。

2.3.3轉矩係數 Cr和推力系數Cf

轉矩係數Cr是表示風力發電機轉矩的特徵係數，推力系數Cf是表示風力發電機所受阻力的特徵係數。為了便於把氣流作用下風力發電機所產生的轉矩和推力進行比較，常以λ 為變數作為轉矩和推力的變化曲線。因此，轉矩和推力也要無因次化。Cr 和 Ct可用下式表示：

Cr=2T/(pV2SR)

Cf=2F/(pV2S)

式中： T—轉矩

F—推力

風力發電機的輸出功率係數大，轉矩係數小。