本帖最后由 twq19810302 于 2022-12-21 14:19 编辑
4 w. [* [) s. w
4 p' Z: Q! a1 w ?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？0 p9 P* `/ _$ R$ g8 u5 @2 l T
) s4 W. R& e1 W5 m0 a4 m1 U0 _
0 Y: s8 U, j5 U2 ~+ K广东粤电平远泗水40兆瓦风电场项目
8 O( n& g* {, h# m
+ t# L) z1 c7 C; x. B! h来来来，一起探讨其中的奥秘吧 : ^4 {, D; c% O6 i+ s$ n
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。) A# S, `; G6 a7 }5 q+ A
. s: l- j7 B# R2 t+ O
 ! n* t# L% R% \* e- q
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% b9 M, h+ e o, {0 j
, T/ T6 t7 `2 k
首先，从发电功率的角度进行分析：
* p; [. m! c, ~$ i+ e6 r- _4 b$ U& H) x& |8 t7 A @
P（机械功率）=T（转矩）×n（转速）/9.55
9 N1 L+ m! w! V: h# b0 a9 D! P- h% A+ O
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。( x/ z* S1 H/ ]& |$ O2 {7 a8 _
) O4 d) P: ^2 B3 a8 }: u% C
（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。）: Z$ ] k: P, E/ @: ~
, V0 t' x; x) {8 q& `2 b" @) q. s
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。
4 e% R9 _, W! e, i! D; q2 B" E
那我们是选择高转矩还是低转矩比较好？
7 x3 c/ U0 X0 |1 {5 a) s1 T 4 u/ P3 M4 G6 f- B
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。2 ~- d# i( Y S# e& i, B
! j/ Y2 w, o. E0 G
 9 `1 X" q$ A" u
风机结构图 " {: Z0 G4 O4 D9 M" L v0 b1 J) C
4 W" e+ @: h4 c/ A0 {' ~: ?; [0 q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。9 z+ }6 @1 \, G' P5 g0 M4 H+ m" M* G
% U) g6 ?, L7 H/ m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。
; J3 g1 o+ V; X0 ^
( W; j; j' A, [那2个叶片的风机
% S: Y& j% a# f+ l( v 5 Z& a5 {+ o4 Z: _
不是转速越高、叶尖速比越高？
4 @& V5 c" f5 b1 h! g) G5 d 0 B! \ O8 W8 x) s3 b6 {1 ]% Z
. m: z5 b4 B) B
 2个叶片的风机 4 @! O4 l8 c! p
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。
- D2 V! O2 ]- F, y/ M: I2 D
7 q* f" Z+ g/ _( f6 e
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。
) s ~- {! s9 J1 u/ M) P$ R* H
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。
) o5 i" f0 E0 J, M) m
5 @% }. C; l( v中航象州百丈50兆瓦风电项目1 X$ |: U* i% B" m: l" T/ X
: x. d# P$ K/ u3 \
所以，叶片太少也不好。 那4个叶片甚至更多叶片的风机呢？
6 _8 ^$ {5 R) G H6 T % j4 S9 N x# }. j/ A
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。# i+ L1 `% ?2 {/ |8 J
! ]% e+ U0 Z: @4 [- T Z% z' b
. |8 z4 S g1 u7 w- F: V E! o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。
: t7 W/ L x/ B$ v
" {2 [" }8 f$ j& N: T, r1 h8 M* F6 O$ d6 H( R' U2 H
+ d3 |# o4 z% n, Q& E) I" DSo，我们的答案就是：/ S7 H. h+ W* O& l0 i
8 Y& T0 b0 f( B; R' a$ o, _7 l/ q
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。
2 `5 v7 w/ a$ S$ Z3 s2 T4 _0 z2 Z6 c) Z9 T$ S% p
8 i( T8 c/ }& t0 z' x6 K
, P* P/ E) y/ m2 B
| 
发表于 2022-12-21 14:16:46
