本帖最后由 twq19810302 于 2022-12-21 14:19 编辑 * i* F, ^5 O" \% d0 N1 r W8 z
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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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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
1 X% q |) m* x0 P$ e) G! A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。5 \7 F0 m- i& H6 T1 y$ O
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! l. g- b L7 Z! j8 S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/ t2 d: s# b# _( `* Z% e9 \
2 b. ^3 x& v3 B, d$ r N首先，从发电功率的角度进行分析：
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. k, ?1 g1 C; P, Y5 `P（机械功率）=T（转矩）×n（转速）/9.55" G2 ~' y6 z* B& Q; r. b6 h
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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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（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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! N$ N6 p4 `8 o6 T1 O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。+ G7 ]' ?. d) ?: m. @
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那我们是选择高转矩还是低转矩比较好？5 @* s% c- K! m" A/ P0 n
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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。/ E* T: j6 H/ `
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. p8 ~* |' w: T+ ^# Z# ^% D风机结构图 * h6 z5 [$ ~# [1 x. G# B, L
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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。5 f) u9 I: x0 W8 ]. K4 e
1 ^/ l/ H6 ~; B) [2 d* L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。
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那2个叶片的风机- I; o+ ?- F% v" e! H
$ O$ }4 E5 S: {0 u5 V5 M不是转速越高、叶尖速比越高？% V) `- W9 W1 `# ~4 D
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 2个叶片的风机
5 [6 T: O+ H2 k+ v' m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。; R m7 ^; P8 {+ `- E1 z! i+ k$ @& 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。
' `/ Q3 F5 C! W' I" B/ d3 X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 S$ M# t' b6 c# j* S: A6 |中航象州百丈50兆瓦风电项目
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; f- r. I- c2 Y+ j* b/ Q% P" c所以，叶片太少也不好。 那4个叶片甚至更多叶片的风机呢？6 ?, H2 i( S" {5 l: l8 X2 M5 Q0 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。2 i4 q; y6 Q. o; R$ _, @+ y
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" U: l+ v. t) L. Q; l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。5 H5 u* p8 V g' W) H* @! R
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h! U [! ]; c' P. nSo，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。
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发表于 2022-12-21 14:16:46
