本帖最后由 twq19810302 于 2022-12-21 14:19 编辑 2 m e3 X& d6 O: M7 |$ _
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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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+ X* C# T P$ w$ C( t1 o9 z广东粤电平远泗水40兆瓦风电场项目: N0 B/ T( Z+ Y! ]; T7 A+ h: ^
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来来来，一起探讨其中的奥秘吧 7 E; D! ?1 C; {
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。( J3 C- _: t) r J
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2 Y9 R4 C/ j' ^4 E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' {, o: h7 T; y% [( x
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首先，从发电功率的角度进行分析：
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* q1 d0 a* H7 e& {/ G/ Q* ?; QP（机械功率）=T（转矩）×n（转速）/9.55
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1 t6 z( U0 m+ K7 N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 E' H" k4 @/ C% V
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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。）5 G& Z. z- e9 S+ H5 d A
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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。6 b( P4 d3 L0 @! M. t3 }' v
% I3 ?" H s* |8 f% P那我们是选择高转矩还是低转矩比较好？‍
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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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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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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& D9 `) o& r; v) }5 P
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不是转速越高、叶尖速比越高？
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! F8 {- q7 g p+ O 2个叶片的风机
) B3 _: S ^' f4 o, v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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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。
, P( ] z2 @4 F5 v0 e% Y) b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？* [7 u0 `1 }, r9 X. }# B( u: D
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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。 n1 w: F+ S i5 U6 t8 V2 ^
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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。6 y' n/ z' [; k3 Q+ Q
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So，我们的答案就是：( k) A6 o" Z, B) c7 y
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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
