风力发电机叶片数目与风能利用率
风电设备可利用率计算公式
风电设备可利用率计算公式
风电设备可利用率是指风电设备在一定时间段内实际发电量与理论发电量的比值，反映了风电设备的利用效率。
风电设备可利用率的计算公式如下：
●风电设备可利用率=实际发电量/理论发电量
其中：
●实际发电量：风电设备在一定时间段内实际发出的电量。
●理论发电量：风电设备在一定时间段内满负荷运行时所能发出的电量。
理论发电量可以根据以下公式计算：
●理论发电量=风机额定功率*风机运行小时数*风电场容量系数
其中：
●风机额定功率：风电机组在额定风速下所能发出的最大功率。
●风机运行小时数：风电机组在一定时间段内的实际运行小时数。
●风电场容量系数：风电场在一定时间段内的实际发电量与理论发电量的比值。
影响风电设备可利用率的因素主要有：
1．风资源条件：风资源条件越好，风电设备可利用率越高。
2．风电场选址：风电场选址合理，风电设备可利用率越高。
3．风电机组性能：风电机组性能越好，风电设备可利用率越高。
4．风电场运维管理：风电场运维管理水平越高，风电设备可利用率越高。
一般来说，风电设备可利用率在20%~40%之间属于正常水平。
风力发电机叶片为什么是3个？好神奇!
风力发电机叶片为什么是3个？好神奇!风力发电机叶片为什么是3个？好神奇！大家在生活中肯定见过风力发电机，有的是在海上，有的是在山上。
蓝天白云下风力发电机的叶片悠悠转动，大家肯定也都发现，风力发电机的叶片都是3个。
今天小编为大家解答风力发电机叶片的秘密。
为什么风力发电机叶片是3个呢？为什么不是两片？为什么不是N片？简单的说，3片叶子的便于平衡，叶片数目太多了平衡起来很困难，而且造价高。
在额定风速下，发电功率与风轮扫掠面积成正比，即200个叶片的风轮与1个叶片的风轮都可以产生同样的功率。
从上图看可以看出随着叶片数量的增加，风能利用的系数也在增加，但是在从3叶到4叶到5叶的过程中，风能利用系数增加的幅度，相比于1叶到2叶到3叶的增加的幅度要小很多，从成本角度讲，得不偿失。
那么，风力发电机的叶片数目越少越好喽？首先，多叶片的优势在于较大的力矩转化率，但从能量转化率来讲，4叶和5叶的效率却低于3叶风机。
主要原因在于多叶风机由于阻力较大，造成了相当部分干扰叶片旋转的扰流，从而降低了能量的转化率。
所以选择3叶比4叶或者5叶好的多。
（恩，电风扇也是这个道理）；其次，叶片数目太少了又会影响发电效率。
实际上，目前欧洲有种专利，2片叶子，竖直安放，效率可以提高一倍！不过呢, 2叶片的轮毂结构特殊，有跷跷板结构，疲劳问题也比3叶片厉害。
而且，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。
所以，叶片太少也不好，三叶片主要是好平衡，而且成本低，经长时间验证，成了今天普遍的风机形式。
青岛恒风风力发电机有限公司是一家专注研发、制造、销售为一体的科技型企业，公司始建于2004年，厂房占地面积5000 余平。
公司主要生产150瓦至500千瓦的水平和垂直轴的中小型风力发电机组，风光互补供电系统，广泛应用于离网和并网型发电系统。
生产中我们严格按照ISO9001国际标准生产管理体系，并拥有标准的生产线，自动包装流水线，严格的产品检测系统，先进的检测设备，确保为顾客提供好的产品和服务；所有产品已取得CE认证。
风力发电系统中的风能利用效率研究
风力发电系统中的风能利用效率研究引言风力发电作为一种清洁能源，越来越受到人们的关注。
然而，在风力发电系统中，风能的利用效率却是一个重要的研究课题。
本文将探讨风力发电系统中的风能利用效率，分析其影响因素，并介绍一些提高风能利用效率的方法。
一、风能利用效率的定义和计算方式风能利用效率是指风力发电系统从单元时间内通过风能转化为电能的比例。
其计算方式为：风能利用效率 = 实际发电量 / 理论最大发电量其中，实际发电量是指风力发电系统在实际运行中的发电量，理论最大发电量是指所安装的发电机组在最佳工况下能够达到的最大发电量。
二、影响风能利用效率的因素1. 风速风速是影响风能利用效率的关键因素之一。
风速越大，系统的发电量也就越高。
然而，过大的风速也会对发电机组的安全性产生负面影响。
因此，在设计风力发电系统时，需要科学合理地选择合适的风速区间。
2. 风向风向对风能利用效率同样具有重要影响。
风能转化为电能的过程中，需要使风能与风力发电装置的转子轴线保持一定的夹角。
当风向与装置的转子轴线角度接近时，风能的利用效率会达到最大化。
3. 转子的设计转子的设计也是影响风能利用效率的关键因素之一。
合理的转子设计能够最大程度地捕捉到风能，并将其转化为电能。
一般来说，叶片的长度越长，转子的效率也就越高。
同时，通过采用先进的材料和结构设计，可以降低风力对转子的阻力，进一步提高风能利用效率。
三、提高风能利用效率的方法1. 系统优化通过对风力发电系统进行优化，可以提高其风能利用效率。
例如，合理选择风力发电机组的数量和布局，使得系统的整体布局更加紧凑和高效。
同时，通过采用先进的风力发电技术，如水平轴式风力发电机组和垂直轴式风力发电机组的组合，可以提高系统的风能利用效率。
2. 风资源调查在建设风力发电系统之前，进行风资源调查是必要的。
通过对风速和风向数据的详细分析，可以选择合适的发电机组和站点位置，最大程度地提高风能利用效率。
同时，还可以通过预测风速和风向变化的趋势，调整风力发电系统的运行策略，进一步提高发电效率。
风力发电建筑工程的风能利用效率分析与优化
风力发电建筑工程的风能利用效率分析与优化概述随着环境保护意识的提高和非可再生能源的日益减少，风力发电作为一种可再生的清洁能源逐渐受到世界各国的重视。
风力发电的核心是将风能转化为电能，然而，风能的利用效率直接影响着风力发电的经济性和可持续性。
因此，对风力发电建筑工程的风能利用效率进行分析和优化是提高风力发电系统性能的重要手段。
一、风能利用效率的定义与计算方法风能利用效率是指风力发电系统实际所产生的电能与风能资源之间的比值。
常用的计算方法是根据风速和风车发电机的转速来估算风能的利用效率。
风能利用效率（η）= 风车发电机输出电功率（Pout）/ 风能实际可利用功率（Pin）其中，风能实际可利用功率（Pin）是指单位时间内风能资源的总量，与风速的立方成正比。
风车发电机输出电功率（Pout）则取决于风车的特性曲线、转速和风能的转化效率。
二、风能利用效率的影响因素1. 风速风速是影响风能利用效率最重要的因素之一。
风速越高，风车叶片所受到的风压力越大，从而产生的转动力矩也更大，风能利用效率也会提高。
2. 风车叶片设计风车叶片的设计不仅影响到风车的输出电功率，也直接影响了风能的转化效率。
合理设计的叶片可以通过减小流体的阻力和湍流，最大程度地捕捉风能。
3. 风向风向对于风力发电的效率及可靠性起着至关重要的作用。
风的方向与叶片角度的匹配程度会影响到风力发电机转动的速度，从而影响风能利用效率。
4. 基础设施配置和风场布局风力发电的基础设施配置和风场布局的合理性可以最大限度地减少风能的损失。
比如，如果风力发电机的间距过小，会导致彼此之间产生的阻力效应，降低了风能的转化效率。
5. 组件质量和维护风力发电机组件的质量和维护对于系统的性能和寿命有着重要影响。
高品质的组件可以提高风能的转化效率，减少故障率，延长系统的寿命。
三、风能利用效率的优化措施1. 优化风车叶片设计利用流体动力学模拟和实验方法，优化风车叶片的设计，以提升叶片的捕风效率，并减少风阻及湍流影响。
风力发电工程设计服务中的风能利用率与发电量预测
风力发电工程设计服务中的风能利用率与发电量预测随着关注环境保护和可再生能源的不断增加，风力发电成为了人们重点关注的领域之一。
风力发电具有广泛的应用领域以及可预测性的特点，因此对于风力发电工程的设计中，风能利用率和发电量的预测成为了关键的任务之一。
本文将针对风力发电工程设计服务中的风能利用率与发电量预测进行探讨。
首先，我们需要了解什么是风能利用率。
风能利用率是指风轮转动所受到的风能与风轮所能接受的最大风能之比。
风能利用率的高低直接影响到风力发电系统的发电效率。
在风力发电工程设计中，我们需要考虑使用风轮的材料、结构以及风轮面积等因素，从而尽可能提高风能的利用率。
通过合理的设计，我们可以将风能转化为电能，进而实现可再生能源的利用。
其次，风能利用率的预测对于风力发电工程设计至关重要。
通过准确地预测风能利用率，我们能够选择合适的风力发电机组和风轮尺寸，从而最大程度地提高发电效率。
因此，预测风能利用率的准确度直接影响到风力发电工程的可行性和运营效益。
在风能利用率与发电量的预测中，一种常见的方法是基于历史数据的统计分析。
通过分析历史风速和风能数据，我们可以获得不同时间段内的风力发电效果。
然而，由于气象条件的复杂性以及风能利用率与发电量的不确定性，仅仅依靠历史数据进行预测可能存在误差。
因此，结合气象模型和机器学习算法进行预测是一种较为可行的方法。
气象模型的作用是模拟和预测大气环流和风速变化。
通过收集气象站点的数据以及利用流体动力学理论，我们可以建立合理的气象模型并预测风速变化。
然而，由于天气的不确定性以及模型的复杂性，仅仅依靠气象模型进行风能利用率与发电量的预测可能存在较大的误差。
机器学习算法可以通过建立复杂的模型来预测风能利用率与发电量。
通过收集大量风速、风向、温度等气象数据，我们可以利用机器学习算法进行训练和预测。
机器学习算法可以根据输入的数据自动学习和优化模型，从而实现对未来风能利用率与发电量的准确预测。
风力发电机叶片数目与风能利用率
风力发电机叶片数目与风能利用率风轮的实度Rotor Solidity在“风力机基础知识”一节中介绍了风轮实度的概念：风力机叶片（在风向投影）的总面积与风通过风轮的面积（风轮扫掠面积）之比称为实度（实度比、容积比），是风力机的一个参考数据。
下图是几种水平轴风力机叶轮，绘有单叶片、双叶片、三叶片、多叶片四种叶轮的示意图，S为每个叶片对风向的投影面积， R为风轮半径，B为叶片个数，σ为实度比，在图1中从单叶片到三叶片的风轮实度比小，是低实度风轮，12叶片的风轮实度比高，是高实度风轮。
图1－单叶片至多叶片的风轮实度目前大多数水平轴风力发电机的风轮采用3叶片形式，只有一些农用抽水风力机与一些小微型风力机采用多叶片的形式。
一些初接触风力发电机的人常发出疑问，认为三个细细的叶片让大多数风都漏掉了，为什么不采用多叶片风轮以便接受更多风能。
也有些人设计一些高实度风力机，甚至前后两级高实度风轮的风力机，认为是风能利用率很高的风力机，其实高实度的风轮不一定能提高风能利用率，结果可能相反。
我们通过图2来作简单的解释：图中上部分是风通过普通三叶片（低实度）风轮的气流示意图，气流通过叶轮做功后速度减慢，由于速度变慢气流向四周发散，就有图中所示的气体发散的流动曲线。
举个例子，一队人马（按2列排列）沿路跑步，经过某点时的人速度减慢为原来的二分之一，在该点后这些减慢的人群将变为4列才能保持原有间距，将占用更宽的路面。
图2－三叶片与多叶片的气流示意图图2下部分是风通过多叶片（高实度）风轮的气流示意图，多叶片大大增加了气体通过的阻力，一部分气流会分开绕过叶轮流向后方，这部分气流没有通过叶轮做功，所以叶轮实际得到的风能量减少了，这就是多叶片风力机得不到更多风能的重要原因。
能不能不让气流绕过叶轮呢，那只有将风轮外围的风挡住（图3），设立一个风坝，风坝中开有气流通道,风轮安装在气流通道中,这样气流就不会绕过风轮，由于风坝造成坝前与坝后有较大的压差，通道的后段扩散使进入通道内的气流速度会比原风速提高许多，足以推动实度较大的风轮高速旋转，若风坝够大，还可再增加一级风轮叶片来提高风能利用率。
风力发电机组可利用率计算方法
可利用率计算方法方法一：单台设备年可利用率 =[1－(A-B)/(8760-B)] 100×％风电场风机设备年平均可利用率＝所有单台风机设备年平均可利用率的总和 /台数其中： A 表示（不包括待机时间的）一年内停机小时数B表示一年内非卖方责任的停机小时数如果非卖方责任的停机小时数 B≥120 小时，则机组可利用率考核时间相应延长 B 小时，可利用率的计算原则不变。
方法二：年可利用率 =（ 1－ A/8760）× 100%其中： A 表示故障停机小时数风电场风机设备年平均可利用率＝所有单台风机设备年平均可利用率的总和 /台数故障停机小时数 A 不包括以下情况：（1）电网故障（电网参数在技术规范之外）：包括电压、频率超出机组运行允许范围、箱变及外部线路故障；（2）气象条件（包括风况和环境温度）超出技术规范规定的运行范围（3）雷击；（4）叶片结冰；（5）不可抗力；（6）定期检修；（7）远程停机、远程锁定偏航。
以上情况如有两种或者两种以上同时发生，只计其中较长一种情况。
方法三：单台风机设备年平均可利用率=[ （ 8760-风机维护和故障未工作时数）/8760] 100%×风电场风机设备年平均可利用率＝所有单台风机设备年平均可利用率的总和/台数方法四：风电场可利用率A（ wp）计算：NA(wp) * A(wtg) / Nn 1单机可利用率的计算：A (wtg)= ( 年可利用时间 / 年考核时间 ) ×100 [%]说明：年考核时间 = SOT + DT + LOT + WOT + EST + MT + RT年可利用时间 = SOT + LOT + WOT + EST + MT + 故障响应时间 + 特别时间SOT( 系统正常时间 ) ：风机实际发电的时间和风机能够发电，但由于低风速等其它原因不发电的时间。
DT ( 故障时间 ) ：由于风机问题，如设备跳闸等，风机不能够发电的时间。
关于风力发电机可利用率的说明
关于风力发电机可利用率的说明风机可利用率是反应风机可靠性的重要指标，在集团公司的相关规定中的定义和计算方法如下：风机可利用率风机可利用率即风机可用系数，是指风机在统计期间内其可用小时数与统计期间小时数的比率。
即：AF ＝ ×100% = ×100%1）可用小时（AH ）——机组处于可用状态的小时数。
可用状态是指机组处于能够执行预定功能的状态，而不论其是否在运行，也不论其提供了多少出力。
可用状态分为运行（S ）和备用（R ）。
2）统计期间小时（PH ）——机组处于在使用状态的日历小时数。
3）运行小时（SH ）——机组处于运行状态的小时数。
运行状态是指机组在电气上处于联接到电力系统的状态，或虽未联接到电力系统但在风速条件满足时，可以自动联接到电力系统的状态。
机组在运行状态时，可以是带出力运行，也可以是因风速过高或过低没有出力。
4）备用小时（RH ）——机组处于备用状态的小时数。
备用状态是指机组处于可用，但不在运行状态。
备用可分为调度停运备用（DR ）、场内原因受累停运备用（PRI ）和场外原因受累停可用小时 统计期间小时 运行小时+备用小时统计期间小时运备用（PRO）。
a) 调度停运备用（DR）——机组本身可用，但因电力系统需要，执行调度命令的停运状态。
b) 场内原因受累停运备用（PRI）——机组本身可用，因机组以外的场内设备停运（如汇流线路、箱变、主变等故障或计划检修）造成机组被迫退出运行的状态。
c) 场外原因受累停运备用（PRO）——机组本身可用，因场外原因（如外部输电线路、电力系统故障等）造成机组被迫退出运行的状态。
风电场的风机可利用率可由风机监控系统直接读取，但由于从风机监控系统读取的数据偏大，故生产每月上报给集团公司的数据是在风机监控系统读取数据的基础上根据实际情况进行修正。
1-8月份生产统计的风机可利用率见下表（生产提供），具体分析如下：1-7月份的风机可利用率为97.4%（各月平均风机可利用率的算数平均数，下同），与7月份经济活动分析材料中生产提供的数据一致；8月份风机平均故障小时数：10h；可用小时数：734h。
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风力发电机叶片数目与风能利用率
曹连芃
摘要：介绍风轮实度大小对风力机运行特性的影响，为什么现在风力发电机多为“一根杆子三根针”的结构。
关键字：风轮，风轮实度，叶尖速比，风能利用系数,一根杆子三根针，实度比,风能，风力发电机
图1是我们常见的风力发电机外观图，它有三个叶片，三个叶片与轮毂构成风轮，风轮转轴带动机舱内的发电机，由于风轮的转轴是水平的，故称为水平轴风力发电机。
图1－水平轴风力发电机
我们看到绝大多数风力发电机是三个叶片，这是为什么？
在谈这个问题之前，先介绍一个有关风力机叶片数目的概念——风轮实度。
风力机叶片（在风向投影）的总面积与风通过风轮的面积（风轮扫掠面积）之比称为实度（或称实度比、容积比），是风力机的一个参考数据。
图2是几种水平轴风力机叶轮，绘有单叶片、双叶片、三叶片、多叶片四种
风轮的示意图，风轮实度的计算方法如下：
S为每个叶片对风向的投影面积，R为风轮半径，B为叶片个数，
σ为实度比
σ=BS/πR2
图2－单叶片至多叶片的风轮实度
在图2中从单叶片到三叶片的风轮实度比小，是低实度风轮，12叶片的风轮实度比高，是高实度风轮。
从图中看三个细细的叶片似乎让大多数风都漏掉了，为什么不采用多叶片风轮以便接受更多风能呢。
我们通过图3来做简单的解释：图上部分是风通过普通三叶片的气流示意图，气流通过叶轮做功后速度减慢，由于速度变慢气流体积有所增大，就有图中所示的气体发散的流动曲线。
图2下部分是风通过多叶片的气流示意图，多叶片大大增加了气体通过的阻力，气流会分开绕过叶轮流向后方，只有部分气流通过叶轮做功，由于阻力大，通过叶片的风速也会降低得较多，所以叶轮实际得到的风功率减少了，这就是多叶片风力机得不到更多风能的重要原因。
图3－三叶片与多叶片的气流示意图
能不能不让气流绕过叶轮呢，那只有将叶轮安装在管道内（图4），为保证气流不绕流的进入管道必须在管道前设巨大的风坝，这样气流就不会绕过叶轮，
进入管道内还会加速。
图4－风道内的风涡轮示意图
在风道内的叶轮就可做成多叶片的，甚至再增加一级风轮叶片来提高风能利用率，如果仅从风坝前风速与单个风轮面积来计算风能利用系数有可能超过贝茨极限。
但建立巨大的风坝会使成本大大增加，难以实际应用，除非有现成的物体或建筑物充当风坝。
低实度少叶片风轮是不是让绝大部分气流漏掉了呢？也不是。
低实度风力机运转速度较高，叶片线速度较风速高许多倍，可扫过大部分通过的气流，使大部分通过的气流都推动叶片运转，没经过叶片的仅是少部分，使大部分风能得到利用。
选取多少叶片合适，国内外做了大量实验，图5是从单叶片到五叶片水平轴风力机的风能利用系数曲线图。
横坐标是叶尖速比，叶尖速比是风轮叶片尖端线速度与进风轮前的风速之比；纵坐标是风能利用系数，风能利用系数是风力机获得的功率与通过风力机叶片扫掠面积的风功率的比值。
从风能利用系数曲线图中看到5叶片到3叶片都有较高的最大风能利用系数，但5叶片与4叶片叶在最大风能利用系数时尖速比范围较小（即可用风速范围较小）。
由于风力发电机希望转速高，在较宽的风速范围都能获得高的风能利用系数，也就是要能在较宽的叶尖速比范围工作，而且以合适的高转速运转，所以二、三、四叶片是风力发电机常用的选择，用得最多的是三叶片，这也就是“一根杆子三根针”的结构。
当然选择三个叶片还有风力机结构强度、制造成本、噪音、外观等原因。
图5－单叶片到五叶片的风能利用系数曲线图
多叶片风轮的实度大，风能利用率相对低一些，在图6中左侧示意多叶片风
轮的风能利用系数曲线，它的叶尖速比范围也小（不超过2）。
但多叶片风轮也有优点，同样直径的风轮比少叶片风轮输出力矩大得多，而且低风速起动能力很强，所以在农村抽水、碾磨中用得较多。
在风速稳定的地区特别是低风速地区，根据不同用途，采用4至8个叶片的风力机有可能获得较好的风能利用效果。
图6－双叶片到多叶片的风能利用系数示意图
以上分析同样适合垂直轴风力发电机。
图7是升力型垂直轴风力发电机外观图。
图7－垂直轴风力发电机
升力型垂直轴风力机有三个垂直于地面的叶片，三个叶片与垂直于地面的转
轴构成风轮，风轮转轴带动下面的发电机。
下面是三个叶片垂直轴风轮的实度示意图
图8－垂直轴风力机风轮实度图
C为叶片截面的弦长，B为叶片个数，R为风轮半径，L为叶片长度，σ为实度比。
垂直轴风力机叶轮的扫掠面积为直径与叶片长度的乘积，
σ=BCL/2RL= BC/2R
实际的垂直轴风力发电机多是3个或4个叶片，也有2个或5个叶片的结构。