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风机叶片转一圈，到底能发多少度电？

时间：2022-06-07 来源： 浏览：

风机叶片转一圈，到底能发多少度电？

天枢子刘明强 压力容器人
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这几年周边的“大风车” 越来越多了
城区、内陆地区还好
可你一旦走到旷野、沿海地带
或者高山附近
就能看到一大片风力发电机
关于风力发电机发电的问题
大家的争论也不绝耳语
2月8日看到直观学机械的一位读者“HAN”
的问题挺有意思：

你有没有好奇过这个问题：
↓↓↓
“大风车”转一圈
到底能发多少度电？？？
什么是风力发电？
风力发电机组利用风力带动风车叶轮旋转
将风能转化为机械能
发电机再将 机械能转化为电能
风力发电机组输出的电能
通过集电线路输送到风电场升压站
升压站升压后再输送到电网
就变成了千家万户可以使用的 清洁风电 了
大家所说的“大风车” 实际上是风电场的风力发电机组 “大风车”是风电场主要发电设备 基本结构由叶轮、机舱、塔筒和基础等组成
根据地域划分 风力发电分为两种：
内陆风电 和 海上风电

左为内陆风电，右为海上风电
风车转一圈，能发多少电？
一般情况下
风速只要达到 3m/s
风车就可以旋转发电
（当风速达到25m/s， 风车为了保护自身安全会收桨停机。
别问为什么，
hold不住的后果很惨烈……）

以 1.5兆瓦 的风机机组为例
叶片大约有 35米 长 （15层楼高）
风车每转动一周
可以产生约 1.4度 电
在正常满功率发电的情况下
它一天的发电量
可以供 15个 家庭使用 1 年
叶片的旋转速度比风扇慢很多
平均4-5秒转一圈

叶尖时速却可达到280多公里/小时
相当于高铁的速度
每装一台这样的风力发电机
每年可以减排3000吨二氧化碳、
（相当于种植1平方英里的树木）
15吨二氧化硫、9吨二氧化氮
是不是风速越大，风电越多？
根据能量守恒定律
理论上风速越大提供的电能就越多
但我们的风能转换器
在风速达到相当程度时
会因为强度关系而损坏
因为如果叶片转速过快
离心率大大增强
惯性趋势会打破风机自身的平衡
叶片就容易折断
是不是很……惨烈？
因此
每种型号的风机都有最大转速
当一定时间内的平均风速
超过风电机组设计的
最大安全承受风速 (即切出风速)时
风电机组为保证自身安全
采用叶片空气制动和机械刹车制动
使风机能够在紧急情况下
使叶轮转速逐渐降低至停止
自动停机
待平均风速降低到切出风速以下时
风机会再次并网发电
当遇到紧急情况时
监控人员也可远程操控使风机偏航
以减小叶片的受风面
从而保护风机不发生危险
事实上
风机发电量不取决于叶片旋转的快慢
在叶片恒定转速的情况下
叶片受力增加，功率就会增加
风机的叶片越大，功率越大
相应发电量就越多
风向改变了还会发电吗？
向日葵扬脸于太阳
而风轮总是追逐风的方向
风力发电机的头部可以摆动
风力发电机必须迎着风向
才能最大效率的利用风能
因此风电机组的机舱也必须
跟随着风向的变化来不断改变方向
以保证始终处于迎风状态
也就是说风向一旦发生变化
风向标与风速仪采 集到风向与风速

根据测得风 向
风车的 偏航系统 就会督促偏航电机
调整机舱位置
使其平稳地对准风向
吸收 最大风能
也就是下面这张图中所标：
主控室 是风电场的“最强大脑”
能远程操作每一个“大风车”和升压站设备
负责“最强大脑”的风机运行人员
需要全天候监测着设备
时刻保障大风车健康参赛

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