本帖最后由 twq19810302 于 2022-12-21 14:19 编辑 0 s3 I9 r% _- ]1 a" A6 @
6 n8 o+ o) O+ R/ f7 {1 d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？5 E, \/ {' t0 @) u% H$ K6 q
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广东粤电平远泗水40兆瓦风电场项目" b; y5 o; i2 y1 M& ^% H
! d5 W& G6 S' l3 r% z% m, ?3 j来来来，一起探讨其中的奥秘吧
* n8 K E3 y+ n( `6 p I1 P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。
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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2 m$ F# j7 Z, z0 Y& s
6 ]7 t# S$ }5 y4 G首先，从发电功率的角度进行分析：* B+ m3 J0 j" z& G7 r9 T# d9 M& h& M
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P（机械功率）=T（转矩）×n（转速）/9.55
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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。
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/ ^7 i! r9 y* X（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。）
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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。8 K2 j" [- M% R% F$ W. c9 g
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那我们是选择高转矩还是低转矩比较好？‍% m; U$ e) z( R8 f
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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。# N! i. v+ i8 N) `
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/ W9 @7 l9 p. A: D2 \4 \- m风机结构图 . A0 d9 N! S' a) e2 n
% ]% b6 d ?5 s: G' @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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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。, T; ^2 L/ n- {6 q% s5 B! }4 x
+ a7 R9 z# ~8 V) z+ M! Z那2个叶片的风机
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不是转速越高、叶尖速比越高？
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 2个叶片的风机 T, Y, F; \/ L* z( u
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。4 I$ V: y' c4 R# t3 ~
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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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* b' w: h, p. p0 f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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9 ~) _" r9 a# r- B6 m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？9 r# s# {. Z( t" R9 ^# @5 [
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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。- \5 A* f$ X) p7 o* s* E
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* B# {7 S3 j) T6 \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。7 Z" k" G% q& U. N
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" C# D: _" x) U1 e8 H: o1 i8 \So，我们的答案就是：
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4 m( o8 V( v4 k& l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。
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发表于 2022-12-21 14:16:46
