本帖最后由 twq19810302 于 2022-12-21 14:19 编辑
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( \2 Z |8 i) x" i- G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?& [3 u+ X6 G$ T! V8 m
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2 V: c6 S: [8 X. w 广东粤电平远泗水40兆瓦风电场项目# Q% {) C! ]5 y% o4 L( J8 R. W
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来来来,一起探讨其中的奥秘吧 9 ]1 S8 u$ ^: l4 }5 e4 W6 x) d
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1 @6 W9 }. m( T \1 B d5 l
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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)/9.55
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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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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" ?. i2 b# L7 T
- d7 h) [; i: Y7 j那我们是选择高转矩还是低转矩比较好?, \/ Q5 C# ~2 t: k q( O8 z5 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。$ u3 Z6 C5 k, ~% Z7 v
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风机结构图 y4 H1 v2 r# B3 c
' V# ~* w! h6 s& \& V" G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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$ m0 B1 y: O2 m: w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
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不是转速越高、叶尖速比越高?( k( s- n0 a) o6 w
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2个叶片的风机 * O! C/ Q) R+ u, D7 w
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。 + H3 |: H- W: o8 L! R0 O6 U7 C
2 B: V/ H! B( o1 D0 a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。 W5 ~; I6 }( s/ l0 U" X; m! M! o
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中航象州百丈50兆瓦风电项目
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- t4 I _( m( v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。
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So,我们的答案就是:
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, S9 [, ]- S) J) M, s* ^8 d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。! k( Q3 i. Z2 U) H: F. Q/ p+ D0 \
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