本帖最后由 twq19810302 于 2022-12-21 14:19 编辑
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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？1 ]& E2 w- `& c4 D7 p7 y1 c
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+ x8 }6 [: @; t$ I4 Y8 G广东粤电平远泗水40兆瓦风电场项目( X. a0 r( E2 f# ?: y# S! q* m6 W4 c) J
/ ~6 p/ O: ^7 r来来来，一起探讨其中的奥秘吧 ! e: |7 w1 ]% Z; z' n f1 a6 w7 ]
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. |5 `; j6 s( d t' I
$ |1 `% Y8 ]1 Z, h- q0 m) |1 C首先，从发电功率的角度进行分析： i/ T' O' V7 S8 t- a% q+ z" u
* ]+ Q+ p w' y- l6 K4 g- K2 bP（机械功率）=T（转矩）×n（转速）/9.55# n/ Q: w m o9 L
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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。- n- \1 V; E0 m
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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。）# n" }0 |7 J+ C5 ^ j
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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。9 x# m1 c3 E/ X% J
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那我们是选择高转矩还是低转矩比较好？1 `8 U6 d6 J0 O {( p
' F _! N2 m( P; c6 q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。+ S7 a3 J: _7 `; P5 }: l# d7 p
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+ @5 A4 |( I7 W" d( a2 b* ^风机结构图
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% F- T- C# F- z& C# w; O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。: n- k3 ]' H2 t, A5 ~8 l
/ g/ `/ h, @7 u+ W0 Q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。% e: A7 N, M( a8 Z$ X* D, l- @
w3 Z- A: G0 Z' S7 t/ k8 H那2个叶片的风机
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% ]. A4 v# }% e2 o8 u不是转速越高、叶尖速比越高？
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$ Y2 |: P" F& U![]() 2个叶片的风机 4 _9 y% v! C9 X5 q: \
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。5 ^+ a5 h- V- Q1 I/ ~% }
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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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1 @7 z) {. j+ o, 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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中航象州百丈50兆瓦风电项目. y; X# L$ W8 {3 E' L6 H# Y4 A
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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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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。) e# K0 ]( Y. z: X( Z
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7 P4 H% i! M. p: ^So，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。& s B8 F* w+ B
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发表于 2022-12-21 14:16:46
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