第五章 試驗架設及量測結果
第二節 風力機量測結果
夏 季 季 風 量 測 結 果
實場量測平台已於7 月中下旬完成建制，實驗數據已經開始擷取，目前 已有幾日的風速及DS-200 風力機性能資料。風速資料將彙整如圖 5-3 及 5-4 所示之風速及風向角的關係圖。7 月 18 日因為巴士海峽有颱風通過，雖然沒 有颱風沒有登陸但南部風速平常日較大，可以由圖上觀察出所測得數據大部 分都分佈在 120 度至 240 度的範圍，圖上 0 度的定義為北方，所以 7 月 18 日以西南風向佔大部分時間。
圖5-3 風洞館頂樓 7 月 18 日風速資料
第五章試驗架設及量測結果
資料來源：本研究整理
圖 5-4 所呈現為風速較低風洞館頂樓風速資料，由圖上可以看出風速較 前一天小，且以西南風為主要風速分佈。
圖5-4 風洞館頂樓 7 月 19 日風速資料
資料來源：本研究整理圖5-5 與 5-6 為 7 月 18 日分別為風速及發電機轉速與小型風力發電機效 能關係圖，由圖上可以觀察到該日均風速較高，發電機具有較高的發電效能，
發電機的轉速都能維持較高轉速下發電機的效能較佳。圖 5-7 與 5-8 為 7 月 19 日的實驗結果，轉速與發電效能的關係曲線與 18 日趨勢相似，因環境風
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速較低所以發電量較高的時間比例較低。
圖5-5 風力發電機 7 月 18 日發電效能與風速關係
資料來源：本研究整理圖5-6 風力發電機 7 月 18 日發電效能與轉速關係
第五章試驗架設及量測結果
資料來源：本研究整理
圖5-7 風力發電機 7 月 19 日發電效能與風速關係
資料來源：本研究整理圖5-8 風力發電機 7 月 19 日發電效能與轉速關係
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資料來源：本研究整理 秋 冬 季 節 風 力 機 量 測 結 果
11 月中下旬時北方高氣壓開始南下，現場所量測得到高風速時間較長，
風力機可以發揮較高的發電效能，圖5-9 為 11 月下旬風速較高的情況下現場 所量測到風速與風向角的關係圖。由圖上可以發現風洞頂樓所量測得到以西 北風所佔時間比例較高，並且有較長時間風速超過 5m/s，最高風速約為 12m/s。
圖5-9 11 月下旬高風速時所測得風速與風向角資料
資料來源：本研究整理圖5-10 為該段時間風力機所輸出發電效能與風速的關係圖，由圖上可以
第五章試驗架設及量測結果
觀察到在目前量測到最大風速約為12m/s 時，發電機的發電效能約為 90～95 瓦，比較風力機在風洞測試時，在相近的風速下其發電效能已經超過100 瓦，
實場監測的數據較風洞試驗的數據低。同時可以發現冬季所呈現的風速與發 電效能的規則性較夏季風速時為高，其主要原因為此段時間風場在高風速下 持續的時間較久，而風力機轉速可有較高時間能量克服慣性力及轉軸黏滯力 增加轉速，可以提供較大發電效能。反觀在夏季時，可能因為風洞館頂樓發 生高風速的時間較短，而且通常持續時間很短，造成風力機尚未把轉速提升 時已經變成低風速了，造成其發電效能與風速之間較無規則性。
圖5-10 11 月下旬高風速時所測得風速與發電效率資料
資料來源：本研究整理圖5-11 為發電機輸出直流電電壓與風速關係圖，高功率電子負載的電阻 值為可調式，目前設定為2-10 歐姆之間，所以在不同速度下電阻值進行風力
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機抽電工作，由圖上可以發現在高風速下有較高的電壓輸出，在風速 12m/s 時輸出電壓約為 28V，此結果較風洞為低，其原因可能為風洞風速較為穩定 可以調整出每個風速下最大輸出發電效能及電壓電流，而目前本試驗平台的 阻抗設定間距較大，所以可能無法得到最大輸出能量。
圖5-11 11 月下旬高風速時所測得風速與輸出電壓資料
資料來源：本研究整理風 力 機 發 電 效 能 與 環 境 風 速 長 時 間 紀 錄 結 果
本研究將7 月中旬至 11 月下旬風速資料與風力機發電效率進行一個長時 間紀錄，並根據所測得風速與輸出發電效能計算出，圖5-13 為經由平均後所 得的發電效能係數與風速的關係圖。由圖上可以觀察出在高風速下（約 12m/s），風速機最大發電效能係數約為 0.18，而風力機在風洞實驗時，在相 似的風速下發電效能係數約為0.2，明顯較實場量測結果高。在統計過程可以 發現，在高風速下因為所得之資料筆數較少，其變異係數（標準差/平均值）
較大，而在低風速下變異係數較小，如圖5-14 所示。
第五章試驗架設及量測結果
圖5-12 不同風速下風力機輸出發電效能係數關係圖
資料來源：本研究整理圖5-13 不同風速下風力機輸出發電效能變異係數關係圖
資料來源：本研究整理小型風力發電機現地試驗方法建立 與風洞試驗比較研究
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0 5 10 15 20 25
Wi d d( / )
0 5 10 15 20 25
Power(W)
Pow er
風力機在風洞實驗與實場量測之發電效能如圖5-14 所示，由圖上可以觀 察出風洞實驗結果發電效能較實場量測為高，特別是在高風速下風洞結果較 佳，但起使風速為實際風場下可在較低風速下便啟動，實場量測與風洞實驗 結果比較如表5-1 所示。
圖5-14 風力機發電效能於實場量測與風洞實驗之比較
（資料來源：本研究整理）
第五章試驗架設及量測結果
表5-1 風洞測試與實場量測結果比較表
項目 風洞試驗結果 實場量測結果
起始風速 3.8m/s ＜2m/s 高 風 速 的
發 電 效 率 (11.5 m/s)
110W 85W
高 風 速 下 發電效能係數 (Cp)
～0.2 ～0.18
（資料來源：本研究整理）
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(資料來源：本研究整理)
第六章結論與建議
a 持續進行風力機性能監測，累積較多風力機發電效率數據，根據 IEC-61400 規範中規定實場量測需要有180 天以上的量測數據。