本帖最后由 twq19810302 于 2022-12-21 14:19 编辑 7 T- c2 g, H( x* z( [) @
, L+ |- M4 @1 G8 u( ]3 V/ q无论是我们对荷兰大风车的印象，还是根据中国的史料记载，利用风能的风车可以是4个叶片、6个叶片甚至更多，为什么现代利用风力发电的风机基本上都只有3个叶片呢？
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, ^/ g6 ^% {* ~广东粤电平远泗水40兆瓦风电场项目
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来来来，一起探讨其中的奥秘吧
" @# Y! K3 S7 Q) l2 b4 Y" g, p) R: z我们知道设计制造和运行风力发电机组，其目的是在同等风资源条件下，以最小的投资获取最大的收益，说白了就是要尽可能降低风机的成本、最大限度提高发电量。) f& ~. T6 i5 L# |1 _: v1 X
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; i- R0 L6 N- e4 J9 B4 K' N悠悠风机点缀着粤电湛江丰收公司农业光伏综合光伏项目
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首先，从发电功率的角度进行分析：
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; d, g( n3 G) p" iP（机械功率）=T（转矩）×n（转速）/9.551 A0 J. D! J$ B! s4 f3 Y1 [2 l
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也就是说机械功率与两个参数有关，一个是风轮的转矩，另外一个是风轮的转速。 Y' |$ b3 w3 N6 Z$ U5 v9 M
2 D, }0 q3 Q* n* |2 }（注：风轮的转矩，是机械元件在转矩作用下都会产生一定程度的扭转变形，故又称为“扭矩”。简单的说，就是转动风轮所需要的力量的大小。）' Y" j0 Y- M7 A7 |8 g
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在设计功率确定的情况下，风轮转矩越高，则风轮转速就越低；风轮转矩越低，则风轮转速越高。( A4 s7 h: G0 b5 g
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那我们是选择高转矩还是低转矩比较好？ `$ N Q7 b: @- i0 W
$ Z9 P' s0 T9 n! t在设计功率确定的情况下，获取同样的机械功率，转速越高，叶尖速比就越大，转矩就越低，制造成本就越低。& \/ w2 G. d S, P% Z2 j
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- z" `1 r8 Y; P风机结构图
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* O3 x3 C6 U% e* {, m b因此我们要尽可能降低转矩、提高叶尖速比，取得更大的风能利用系数，获取更大的发电量。
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- k, S$ }4 q0 M8 y$ ~) W# }转矩是随着叶片数量的增加而增加。在实际应用中，3个叶片与4个叶片或更多叶片相比，3个叶片的转矩是最低的。叶片越少，转速越高，叶尖速比就越高。$ x+ W u) `; |
7 H2 B0 ? R3 w$ t那2个叶片的风机# S- N% `* f0 X% Z! z
, J0 E6 q8 f5 @6 d不是转速越高、叶尖速比越高？
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4 |" U, Z8 \2 m$ x2 F! ` 2个叶片的风机
1 h" H0 \9 z# g当然。但我们需要考虑的是：虽然使用2个叶片可以获取最大的叶尖速比，但是发电效率却下降了，因为使用2个叶片的转矩较低，而在低风速下，较低的转矩达不到发电的转速，就没有功率输出。
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其次，叶片越少，额定转速越高，转速高到一定程度，叶尖的圆周线速度很大，引起风阻也大，阻力矩限制了发电功率和转速的进一步提高。
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另外，2个叶片的风机又由于叶片间空隙大，所以捕风效率不如3个叶片的风机。为了提高捕风效率，2个叶片风机的转子转速通常比3个叶片高，也会使风机噪音增大、视觉影响放大。
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" m$ i8 V% M" p8 H& E2 _5 G$ b中航象州百丈50兆瓦风电项目
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所以，叶片太少也不好。 那4个叶片甚至更多叶片的风机呢？
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3个叶片便于风机保持平衡，当叶片数目过多，风机平衡起来较困难，而且造价高。多叶风机由于阻力较大，会产生干扰叶片旋转的不利因素，降低能量的转化率。- X3 a. `0 `0 F9 V' k
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0 s7 }7 ^) @" l4 P- j& {. G+ J8 C所以，使用3个叶片的风机可以获得最佳叶尖速比，进而实现最大限度的能量获取，实现最大发电效率，同时具有好平衡、低成本的优点，经过长时间的验证，3个叶片的风机便成了如今最普遍的风机形式。
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So，我们的答案就是：
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风力发电机组采用3个叶片的形式，实现了机械稳定性、发电效率、制造和安装可行性以及成本和收益的最佳平衡，为实际运用最佳实施方案。4 Y" @2 u- }1 C% h) }/ ?
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发表于 2022-12-21 14:16:46
