本帖最后由 twq19810302 于 2022-12-21 14:19 编辑
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3 }$ Y, `$ l( \! L; K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 8 `& n/ w, u7 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。5 Q' l& ~8 F* l: b" `9 T
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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7 J* C$ r# f; f, o+ F! C7 {3 Z0 h, x# M
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首先，从发电功率的角度进行分析：
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P（机械功率）=T（转矩）×n（转速）/9.550 z* L" z! c. B/ c( \- W, x
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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。! v5 x1 ^3 s+ ?; U# H
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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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2 _2 |& P/ J" ~5 a8 H4 C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。
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那我们是选择高转矩还是低转矩比较好？
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/ U; z! I$ E) {1 b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。8 T6 `: q& f( I" s& |& p( O6 X
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1 u6 M- Y* |2 s. j( B. ^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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! `- _2 J6 z( Q3 U* P v1 k1 ^ _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" n5 g @, g
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那2个叶片的风机) Y! g' }6 n4 F% Z6 W8 t
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不是转速越高、叶尖速比越高？0 \ q7 j3 d8 n( s! g, c" ~
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 2个叶片的风机 # @% n6 l8 z4 |0 M5 g, Y# J P
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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" K# m& F6 o2 K5 Z) M$ o7 @4 }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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- P" S* g2 S+ 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？
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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。8 ?$ J4 x- }+ t/ e# N/ M4 m
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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。% Z _- p2 i" t. u4 D
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So，我们的答案就是：5 ~& {$ p3 Z5 \) X+ T
( [: r3 H$ n- Z$ F& [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
