本帖最后由 twq19810302 于 2022-12-21 14:19 编辑 0 j% t6 V5 W* |+ A8 t, ?2 A+ @' y
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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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K3 ?* g8 Y' _5 h, x1 G广东粤电平远泗水40兆瓦风电场项目4 \& H/ A. S) S& i
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来来来，一起探讨其中的奥秘吧 7 A0 I! U9 K' k" m# o
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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首先，从发电功率的角度进行分析：7 b* v' i3 u: O ?
# h `4 f( T9 t" v5 ZP（机械功率）=T（转矩）×n（转速）/9.556 I* r$ C6 ]" Q- I7 o( L7 }' \
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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。% y6 o& O+ t( v! I
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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。9 {" @4 O$ S3 s6 o8 I
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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。' A6 t6 _8 D! ]- d' X
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/ h) X- L1 l0 u4 T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。; U& x/ F7 m, _0 W1 L" A9 @. V
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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: p; [* [0 J! H+ T5 ?9 I
; v9 N% w% q8 z2 P; w# K+ d不是转速越高、叶尖速比越高？) Z; D6 T% s# V! J. J$ N
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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。* D, F3 \% V" j( N, r( c# e
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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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( D/ Z6 f ~' F4 c3 H; ~% s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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5 q% n: I2 s$ `8 d- ?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？# X2 j2 B: Z9 g. n
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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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* N/ I$ S! e& J: G- K: d& p3 _! E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。+ h6 J5 n1 i' Z3 O, z1 X
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( w( a8 z4 [* Z5 C2 TSo，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。1 b2 A q6 \2 T; \5 M
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发表于 2022-12-21 14:16:46
