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風(fēng)，來無影、去無蹤，是無污染的新能源，一臺單機(jī)容量為1兆瓦的風(fēng)電裝機(jī)與同容量火電裝機(jī)相比，每年可減排2000噸二氧化碳、10噸二氧化硫、6噸二氧化氮。而我國的風(fēng)資源相當(dāng)豐富，雖然沒有全部利用立起來，但是也一直在努力中。

近年來，風(fēng)力發(fā)電廠越來越多的被建立起來，比如，達(dá)坂城風(fēng)力發(fā)電廠、木蘭風(fēng)力發(fā)電廠、大欽島風(fēng)力發(fā)、如東風(fēng)力發(fā)電廠等，你隨處都可以看到。不知道你有沒有這樣一個疑問，為什么所有的風(fēng)力發(fā)電，都只有三個葉片呢？

其實(shí)，包括本人在內(nèi)對這個也是有疑惑的，下面就為大家說明一下，為什么風(fēng)力發(fā)電會選擇三個葉片，而不是二個、四個、五個或者更多的葉片呢？

專家論證觀點(diǎn)：

首先，從風(fēng)輪實(shí)度分析，如下圖：

圖：描述的是單葉片到多葉片的風(fēng)輪實(shí)度，S為每個葉片對風(fēng)向的投影面積，R為風(fēng)輪半徑，B為葉片個數(shù)，σ為實(shí)度比;它們的關(guān)系是---σ=BS/πR?。

圖：描述的是風(fēng)通過低實(shí)度和高實(shí)度葉片的氣流示意圖，通過上圖可以看出，并不是實(shí)度越高越好，同理，也就是說并不是葉輪數(shù)量越多越好　　其次，從風(fēng)能利用率來分析，如下圖：

圖：描述的是各種風(fēng)機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)的比較，根據(jù)動量理論，理想的風(fēng)能利用系數(shù)是0.593，通上圖可以看到，現(xiàn)代三葉風(fēng)機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)已經(jīng)達(dá)到了最高水平，約為0.48~0.49，當(dāng)然，經(jīng)過對葉片形狀的設(shè)計(jì)優(yōu)化現(xiàn)在已經(jīng)能夠達(dá)到0.5甚至更高。

那么為什么選擇三葉呢?我們首先假定葉片設(shè)計(jì)為定量，排除這個設(shè)計(jì)變量后，如下圖：

通過實(shí)度對比我們發(fā)現(xiàn)并非葉片越多越好，所以上圖只對從1葉到5葉進(jìn)行對比來說明，上圖是從單葉片到五葉片水平軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)曲線圖，橫坐標(biāo)是葉尖速比，葉尖速比是風(fēng)輪葉片尖端線速度與進(jìn)風(fēng)輪前的風(fēng)速之比；縱坐標(biāo)是風(fēng)能利用系數(shù)(功率系數(shù))，風(fēng)能利用系數(shù)是風(fēng)力機(jī)獲得的功率與通過風(fēng)力機(jī)葉片掃掠面積的風(fēng)功率的比值。

從上圖看可以看出隨著葉片數(shù)量的增加，風(fēng)能利用的系數(shù)也在增加，但是在從3葉到4葉到5葉的增加的幅度相比于1葉到2葉到3葉的增加小的多的多，從成本角度講，這是得不償失的。

而多葉片的優(yōu)勢在于較大的力矩轉(zhuǎn)化率，但從能量轉(zhuǎn)化率來講，4葉和5葉的效率卻低于3葉風(fēng)機(jī)。主要原因在于多葉風(fēng)機(jī)由于阻力較大，造成了相當(dāng)部分干擾葉片旋轉(zhuǎn)的擾流，從而降低了能量的轉(zhuǎn)化率。所以選擇3葉比4葉或者5葉好的多。

那為什么3葉片相比2葉片是個更好的選擇。專家們進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，在同等風(fēng)速的條件下，2葉風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速明顯高于3葉風(fēng)機(jī)，而由于快速旋轉(zhuǎn)，兩葉風(fēng)機(jī)會產(chǎn)生很大噪音，雜亂的聲音聽起來像在飛機(jī)場，人們肯定是不會喜歡生活在飛機(jī)場附近，所以我們要最大程度上降低運(yùn)轉(zhuǎn)速度來降低風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪音。

再者，由于葉片快速運(yùn)行時離心力會增加，因此中心軸和葉片需要更加結(jié)實(shí)能夠抵抗增加的離心力，同樣這也需要增加成本，所以三葉渦輪機(jī)在轉(zhuǎn)速相對二葉較低下的情況下能產(chǎn)生更多能量，而三葉渦輪機(jī)成本比四葉渦輪成本低，所以三葉渦輪機(jī)設(shè)計(jì)是最好的選擇。

綜上分析，可以簡單歸納如下：

在大于等于3片時，葉片增加已經(jīng)很難再提高效率反而會進(jìn)一步增加成本;葉片數(shù)目少于3片時，雖然節(jié)省了葉片，但在結(jié)構(gòu)上，則必需相應(yīng)增強(qiáng)且可利用小時數(shù)下降，同樣增加成本、降低了效益。