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多转子风力发电机初现优势

周华 2019-10-19 14:24156 人围观 原作者: 周华

简介 :数值模拟结果表明,多叶轮风力发电机比传统单叶轮风力发电机更具优势。
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图1 在试验中的四叶轮风力发电机

风力发电是获取清洁能源的主要形式之一。为了降低风力发电的成本,在过去的几十年里风力发电机的直径被设计的越来越大,目的在于尽量减少塔架的建设成本,同时增加风机叶轮的扫掠面积。叶轮尺寸的不断加大带来加工、运输、安装和维护等方面的种种问题,同时从流体力学的角度看,高大叶轮产生的湍流尾迹影响也很大,这将降低大型风力发电场的总发电量。

最近丹Aarhus大学和英国Durham大学的研究人员利用CFD数值模拟技术对多叶轮风力发电机的风场进行了模拟,结果表明多叶轮风机尾迹湍流耗散的更快,因此风力发电场中各风机之间的不利影响更小,表明多叶轮风力发电比传统的单叶轮风机设计更有优势。

多叶轮风力发电机设计是在一个塔架上安装多个叶轮。在扫掠面积相同的情况下,多叶轮风力发电机的叶片远小于单叶轮风机叶片,因此可以避免大型风机叶片在建造、维护、运输、安装等方面的问题。同时多叶轮风力发电机的单个叶轮的尺度小,其尾迹长度也必然比尺寸大得多的单叶轮风机短,因而在理论上就比单叶轮风机间的干扰作用小。根据一个带4个叶轮的风机计算,其建造成本将比单叶轮风机降低15%,同时在叶轮意外停机时,其它叶轮仍然可以维持旋转,所以多叶轮风机初现故障后对总体发电水平的影响也要小的多。

众所周知,风力发电机的发电功率等于叶片产生的扭矩与转动角速度的乘积,扭矩大小则与力臂长度相关,多叶轮设计中每个叶轮的尺度减小导致力臂减小,因此其中就存在究竟采用多少个叶轮才能得到最后结果的问题。在对多种方案进行对比后,Aarhus大学的研究结果表明,4叶轮风力发电机的表现最佳。

(本站综合网络消息)
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已有2条评论

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  • lcw
    好文。记得有篇文章,讲的是管道内用三个风扇叶轮把湍流调制成层流,减少能耗,多叶轮风力机是不是跟这个道理差不多?
    2019-10-26 09:11 引用
    lcw 发表于 2019-10-26 09:11
    好文。记得有篇文章,讲的是管道内用三个风扇叶轮把湍流调制成层流,减少能耗,多叶轮风力机是不是跟这个道 ...


    主要目标是相同的,但手段不一样。多叶轮风机主要是减小了叶轮特征长度,同时就缩短了尾迹长度,这样风机间的干扰就降低了,于是整个风电场的效率就提高了。另外还能带来结构、运输等方面的好处,毕竟100多米长的叶片怎么运到风电场都是个难题。不过多叶轮可能存在的问题就是从单独一台风机来说,如果扫掠面积不变,总的发电量应该小于单叶轮风机。后面这点是瞎猜,也可能人家有高招解决了这个问题。
    2019-10-26 09:32 引用

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