本帖最后由 twq19810302 于 2022-12-21 14:19 编辑 . q! F& `' c8 m8 t/ T( u
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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 m* f- v4 X, y2 q
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广东粤电平远泗水40兆瓦风电场项目
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; G2 c- y3 H' a3 W来来来，一起探讨其中的奥秘吧 , q' a! Z1 \4 a( l7 D5 M
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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7 ]8 N' J0 s7 ]2 D+ O" ^' |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- d- |& H7 w$ G3 J
& x- T9 P( m; ?6 L* w- E首先，从发电功率的角度进行分析：1 c" B. b. b7 x$ ]0 l- q
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P（机械功率）=T（转矩）×n（转速）/9.55
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# s! d. w8 \6 }( P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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8 N8 z; ~! s- I6 K8 F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。* E, K4 n# l2 @$ U. ~: d C" n1 _
/ K0 M* \- w+ `2 G7 _+ g4 u$ m" P那我们是选择高转矩还是低转矩比较好？‍7 ~4 C1 t: }" s4 J! H% a* N) [2 O5 x
: M) {* w: n( p+ E4 N8 _2 |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 P# l) K( g* @" B# e
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风机结构图 0 ]1 ]' u0 p; }3 M
7 T2 w% V: c6 i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。4 ]+ Z8 N7 ` d7 D
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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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5 J. E$ f8 t4 ]2 u3 m6 |8 }! e那2个叶片的风机$ s6 g8 Y+ ~: O7 W7 v& H
2 l6 o0 Q% Z9 w+ F9 e不是转速越高、叶尖速比越高？; g+ z/ ~8 S. \& @ d' @
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$ j: f# v- f+ Q6 B ? 2个叶片的风机 % I b* N& \2 ?5 I
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。 N; O* b; {9 E I' i) a) }
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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。
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中航象州百丈50兆瓦风电项目
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; j9 ?, J) f$ u# Q/ L所以，叶片太少也不好。 那4个叶片甚至更多叶片的风机呢？: S+ X8 k) H2 l1 u2 w, i6 j3 R7 L7 F
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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 k6 k/ V8 Z( x% v
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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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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
