本帖最后由 twq19810302 于 2022-12-21 14:19 编辑
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q' h4 ?! ?$ m1 F, p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？8 R! y) U: @, ^, s3 M' z
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+ P! \1 N0 Z$ `& l- ^7 G" m/ C9 x广东粤电平远泗水40兆瓦风电场项目
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2 S, y: s, x& X7 x来来来，一起探讨其中的奥秘吧 1 Q: s! J: p0 q
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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' ~7 R) m) @0 M( Z& `1 Y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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! q3 x* r& v0 z/ ?6 l. s首先，从发电功率的角度进行分析：
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% J) Y8 }& N8 {1 V8 CP（机械功率）=T（转矩）×n（转速）/9.559 Z; n) A& M% \$ v b0 i
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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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) T% n6 D& w2 | Z# u（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。）& @0 |8 @, m8 M9 P) F! W
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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。3 }7 U- B* C0 w: b4 K, n- I8 S9 ?
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那我们是选择高转矩还是低转矩比较好？/ A4 e% M( o1 z" h+ D, O4 d$ e# b. T
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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。& z$ D* r4 Q7 w$ Y# ]% e
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+ A/ v: H3 s4 p' k# ]7 N% n风机结构图
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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。8 L* `& t2 ~8 E' K
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那2个叶片的风机
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9 G* n0 u0 N+ H; j不是转速越高、叶尖速比越高？
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# p- A; z; s$ w) E- K 2个叶片的风机
7 W4 t' N* x; x& K5 i3 l5 [: C u5 Y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。; ^% n# G1 u- T# H/ K* \3 V
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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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% I4 B6 K& w; Z5 n- w/ a0 l$ W5 L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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/ s7 ^; J/ ^0 _6 U; V中航象州百丈50兆瓦风电项目6 j D+ ~' w8 L! S% H+ h# t6 M
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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。
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( e8 K- n7 J! k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：1 H3 G9 j6 P$ k+ N4 v9 O+ E" `1 _
; w8 Z+ y: ~ ?5 o j9 \* }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。) m/ L R& B. B# J4 u
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发表于 2022-12-21 14:16:46
