风车、风电机是怎么利用风的呢?是轴向还是径向呢?

最近,看了关于新能源的文章,请问风车、风电机是怎么利用风的呢?@水军总啼嘟 @科幻的佳爷 @Sheldon
风力发电在中国发展现状如何(如:达板城、北方的风力走廊)?@富平侯 @ALA

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3个答案
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富平侯电力系统专业博士研究生

2012-12-05 14:08

风电的确是一种让电力工作者又爱又恨的能源,其消纳是一个世界性的问题,中国也不例外。相比之下,中国应该有更好的接纳条件,因为中国的电网一向把安全放在第一位(政治保电任务多),经济运行倒是不太关心,所以电网本身就有很高的安全裕度,或者说浪费现象严重。不过现在风电的增长速度实在太快,电网还是没有做好迎接的准备,不得不通过限制风电并网(弃风)的方法保证安全性。

新西兰、加拿大、美国(主要在ERCOT)等地都有弃风现象,但人家做得还是要好一些,爱尔兰和西班牙的风电瞬时穿透率可以达到50%,人家的电网不也运行得好好的么……当然他们也不存在我国这样远距离大容量输送风电的问题。现在来看,风电就地消纳应该是一种比较好的解决思路,但这样就要求把高耗能产业转移到风电丰富的地区,也涉及到很多问题。

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支持者: Methou

肯定是轴向风了,原理就是伯努利原理,可以类比于机翼的升力原理。
叶片看上去长,窄,主要是考虑风的利用效率和支架的受力问题。风吹风力发电机,会产生2个力,一个是垂直于叶片的力根据流体力学可以简单表达为ρQ△V,密度近似可以认为是固定不变的,如果要使支架受力最小,只能减小Q△V,如果△V减小了风的利用效率就低了,所以最现实的方法是减少Q,即单位时间内通过叶片正前方面积的风量(可以看成速度V条件下横截面为叶片正视面积的孔单位时间的流量)。
另一方面为了提高风的利用率,又必须加长叶片,提高径向的叶片宽度(类比机翼)。
这里边有个平衡问题,在结构允许的情况下尽量提高风能的利用率。
至于为什么是3个叶片而不是其他的,应该也是为了风能利用率的问题,叶片少了利用率低,叶片多了,轴向力大,重量大。叶片相互之间产生的环流会相互影响反而降低效率。
最后不能完全类比直升机的桨叶,直升机的桨叶主要是利用径向力,旋向力反而要加尾桨来平衡掉,风力发电主要是利用旋向力,尽量减小径向力的影响

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哎呀,得回去翻翻教科书。。。忘得差不多了~~

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