本帖最后由 twq19810302 于 2022-12-21 14:19 编辑 7 C: J7 p5 M% ]# M8 k2 p, s+ p5 R) o
& k+ P4 p. ?1 E0 R! ?! N) Y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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. l) r# i o/ X' a8 M来来来，一起探讨其中的奥秘吧 ' k+ `: M+ K# R( O
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。; y$ e9 z7 k# D0 G) `- Z
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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
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首先，从发电功率的角度进行分析：( H1 s1 \) `7 m" J
2 Y @" K& U3 b! ]" o: T! sP（机械功率）=T（转矩）×n（转速）/9.55
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& p* l6 C3 D8 f+ ?' b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。6 ~ m5 I( H6 }+ g+ k) q
6 A) ~/ V! {+ W9 M7 o) n' J（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。）/ d5 s! C3 U2 m# w5 A f
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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。. h. F; I7 f, \
" d6 ?5 T3 F' z, H那我们是选择高转矩还是低转矩比较好？‍ y; | K! R4 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。
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" l. w1 \) i6 @2 f- B7 `1 }风机结构图 . h% i4 V( p7 g* _
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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。. k; I6 [% I. B2 { @9 ^
. s& i# {" t8 J2 o% ~; g' y: ?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。0 F9 M& B- y' [
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那2个叶片的风机! J+ {" U8 f- I9 z/ R
& Z, m, h6 T. W, p3 d" \" \* d不是转速越高、叶尖速比越高？# n+ g5 T7 D V+ ~5 l. b; n" G
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2 [$ n8 }9 N9 @& A3 E 2个叶片的风机
" l2 Z- @9 S( R( Z! A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。, H1 u! S# F- E! z% I3 w
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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。
- C* n, q! z. S/ g- P; s6 S中航象州百丈50兆瓦风电项目
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, S! @# D0 v- ~. W) H+ b所以，叶片太少也不好。 那4个叶片甚至更多叶片的风机呢？1 ^8 c% |% I2 r2 L/ u
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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。# c/ a' E* V0 b( y6 R# u# `
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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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0 N8 w) C, r3 g$ K) VSo，我们的答案就是：! l# K* w8 A6 n- s
8 g( M" W7 w; {3 u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。) ?8 ^% y4 E4 k- @7 L% V
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发表于 2022-12-21 14:16:46
