風電都是三個葉片,為什麼不多加幾片?

這個問題困擾很多人,我查了資料也沒看明白,今天去了福清風電場,總算能把這個問題說明白了。福清海上風電場,300兆瓦,43根風電機,每根7兆瓦,共需投資55億,好傢伙,每根工程造價平均1億多元。海上風電有補貼,上網電價0。85元,比陸上風電0。61元,光伏平價上網0。39元,以及水電0。3元高不少。

理論上一根風電每小時額定發電7000度,實際平均每小時3500度,一根每年發電量3000萬度左右。43根全年發電量12億度,只佔用海上小几百畝海域,基本上夠全福清100多萬人口全年的居民用電。全福清再加上工業和商業用電全年也才84億度。

如果福建的平潭,莆田,泉州,寧德,漳州等海上多建些風電,估計夠幾個省用電量。但目前成本太高。福清還有核電,全年發電1000億度,發一年夠福清用八年。7兆瓦的風機葉片長70米,每片造價80多萬,三片250萬左右,只佔整根風電造價2%,於是有個疑問,如果多加三片,發電量能多一倍嗎?

哪怕多一半也很合算,畢竟葉片相對便宜很多,但為什麼都是三片呢?答案是多加三片,發電量幾乎一樣,其實不難理解,要想明白這個問題,得從風扇原理開始。一個相同功率電機的風扇,分別裝一個葉片,兩個葉片,或更多葉片,吹出來的風量也會更多嗎?答案是一樣的,風量由電機的功率決定,即能量守恆,如果增加頁片,風量增加,能量守恆就不成立了。但不同頁片轉速不同,單片轉速最快,每片頁片才能推送更多的風量。同理頁片越窄,推風量越少,轉速也越快,頁片越寬轉速越慢。

既然風扇的風量跟葉片數量無關,為什麼都是三片,而不是更多或更少呢?單片顯然不行,不平衡,振動噪音太大,軸承也受不了,裝置壽命就短。由於頁片成本不高,為了平衡增加壽命,三片價效比最高,再多再幾片只會增加成本沒什麼用。理解了風扇原理,現在我們逆過來,也是一樣,在額定風速下,風機發電功率只與頁片的長度,以及葉片旋轉一圈掃掠面積成正比,即六個葉片的風機與1個葉片的風機,長度相同,所能發電的功率,理論上是一樣的!

這有點不符合常理,但能量守恆規律不容置疑,所不同的是,如果用單片或兩片,速度太快,平衡性太差,四片以上也沒有增加太多好處,反而增加了成本及自重。所以最後都跟風扇一樣,選擇了三片。為什麼我們看到的風電葉片,都是細細長長的,原因就是,發電量理論上只跟葉片長度的平方成正比,跟寬度無關,所以用同量的材料,在材料強度允許的範圍內,儘可能的做的細長,才能發更多的電。

同樣的,假如70米長葉片是7兆瓦,140米長就是28兆瓦。但這由材料強度決定。以上理論也經受住長時間的實踐驗證,最後所有風機都成了今天我們看到的樣子。那麼以後如果有人問了這些個問題,你會回答了嗎?實際上很多專業人員也不一定能說的明白透徹。

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