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即,理想风机的高效率包括两部分:
1、叶片工作于高效。
所有风速范围内,始终工作于效率最高点。即叶片始终运行在Cpmax处,叶片的效率用Cp来表示,Cp的最大值用Cpmax表示。
2、传动链工作于高效。
所有风速范围内,传动链(含齿轮箱、发电机、变频器)的效率尽量高。
叶片的效率比较低,Cpmax大多在0.5以下【注1】,传动链效率都比较高,都是90%以上。所以整体而言,提高叶片的工作效率,对风机的发电量贡献最大。
但传动链的选择也至关重要,首先,不同的传动链决定风机的转速范围不一样,从而不同风速时叶片工作于不同的Cp;其次,不同的传动链确实效率不一样。
什么样的风机,叶片和传动链的工作效率最高呢?
注1:叶片的Cpmax虽偶有大于0.5的,但市场上单独买不到这种叶片。
理想风机——叶片运行效率始终最高,直驱的呢?
引子1:接近20年前,欧洲的一个老牌博士曾经首次在IEEE上证明过,相对于定速风机(那时还是定速风机的天下),变速风机的传动链虽然添加了变频器,增加了损耗,但因为增加了变速功能,提高了不同风速下叶片的CP,所以风机的发电量反而能上升。
为这个博士,我很愿意破例把一个引子增加一段:如果我来排全球风电科技名人榜的话,Whoiswhoinwindturbine,在我心目中,该博士能排入十大风电科技名人榜。
引子2:在Tony《风能技术》这本书中p307页,变速型风机分成两类:宽转速范围和窄转速范围的,并将直驱归为前者,双馈归为后者。
叶片效率有两重含义,
第一重含义是通过合理的叶型、材料设计等,使叶片的效率最佳,此为叶片设计效率,一旦设计好,其CPmax是固定的;
第二重含义是通过风机的传动链(机型)的选择、合理的控制,使得叶片在尽可能多的风速范围内保持高效,此为叶片的运行效率。
这里的文章都不讨论如何设计叶片,只讨论如何选择传动链和合理控制,即第二重含义的叶片运行效率。
翻开一本讲述叶片的书,痛苦的叶素、升阻比、最佳攻角、伯努利等概念,可能让你对叶片望而却步。
不要害怕,下面我尽量科普的解释叶片的发电量,完全不懂叶片理论怎能更深刻的理解风机?
请记住我会有定量分析,而不是定性,所以不可避免的公式是不可少。虽然每一个公式会杀死(吓跑)50%的读者,但这正是你深刻理解叶片的时候。
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