本帖最后由 twq19810302 于 2022-12-21 14:19 编辑 # r4 J4 z- h( t9 H; l6 Q, `: V5 N
% g8 a5 ^1 s9 e; Q& r( Y4 P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 m2 G+ Q- a( k
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
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2 Z5 `3 u; \! t, n- b# Z5 i4 _" H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。3 r% ^5 `2 `* j+ A' c+ ~' [% z
; Y8 k2 v9 T( u3 C' o5 h/ w（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。）, g Z6 g7 G- y
+ O+ q Q$ u/ u2 f. E9 E) a6 b* N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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% T9 }5 }4 u, V( f$ D5 z- u0 S那我们是选择高转矩还是低转矩比较好？‍
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' |. ?) `; i+ }! l5 z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。5 u; L/ c( x5 |. x% G* |- P
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风机结构图 % J+ g `( C q& V
- l2 \) A0 @6 c& ^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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$ j6 y: j) `4 D6 H: O7 @: V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/ s( Q Q( l- T! N' a* r6 a ]
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不是转速越高、叶尖速比越高？5 T, S; P8 w" I" V% c
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, ^' j# m- P, ~' ^ 2个叶片的风机 ; J V+ S L3 Z% F% 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。3 c1 ?: W/ j9 T9 o
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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。
9 ]3 M: m+ w2 a中航象州百丈50兆瓦风电项目
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. } y0 A% Z% r5 g2 U( \3 s1 L! y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。 ?/ J0 [; z. |$ ?6 W1 w
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4 z- T( M) K0 ^3 J/ I5 S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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+ K3 y; C: E) [, gSo，我们的答案就是：' g% j( d( N$ Y
8 ~8 a. n1 ?$ O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
