WE4CE首席工程师Edo Kuipers：双叶片or三叶片，到底该如何选择？

2018年10月17日-19日，2018北京国际风能大会暨展览会（CWP 2018）在北京新国展隆重召开。本次大会由中国可再生能源学会风能专业委员会、中国循环经济协会可再生能源专业委员会、全球风能理事会、中国农业机械工业协会风力机械分会、国家可再生能源中心和中国电子信息产业发展研究院（赛迪集团）六大权威机构联合主办。

“风能综合技术研究”分论坛于10月18日上午召开。WE4CE合伙人、叶片设计经理、首席工程师Edo Kuipers发表了题为“双叶片VS三叶片”的主旨演讲。

以下为演讲实录：

Edo kuipers：非常感谢您的介绍，我是WE4CE公司的联合创始人，我也是工程经理。2018年以来我们成为轴程技术的供应商，是转子叶片和风机联合技术的一个供应商。

那么我今天的主题，是想跟大家分享一下，双叶片和三叶片的一个对比。因为我是一个叶片的设计师，我也想着重讲一讲，不仅仅是叶片的内容，同时跟我们的这个风轮叶片的内容也会重点讲。来看一下双叶和三叶究竟它们的优劣势在那里，发电量和叶片的差距在哪里？

我的整个讲解会有三部分组成，首先就是介绍一下气动设计，结构设计，最后会谈一谈结论，先让我们看看气动设计，我们在叶片设计过程当中，看到一种趋势，那就是转速会越来越快，这不仅仅是夜间速度的一个提升，同时功率也是在不断地提升，是跟风速本身密切挂钩。同时我们也越来越愿意去开发效率更高的那些深力，更高的翼型，能提升我们叶片的效率。第三个点想跟大家提到的是我们的叶片的长度，也越来越长，尤其是在给定功率的情况下，它们的满发小时数会越来越强。如果我们把这一些数据量化，我们就可以看一下这一个由一位指明的专家所得出的一些函数和公式看一下，不同的耗损情况，那么CP在这里是指功率效率，那么可以看到它取决于一系列的因素，那么我们可以看到B是两叶的风机，TSR代表的是我们尾流的损失，这个公式的第二部分看一看尾流的损失，我们可以看出来尾流损失是取决于一系列的因素，那么这是对单一风机的一个分析。

我们可以看到还有一个是阻力的一个剖面，也就是说升力越高，阻力的剖面就会越低。我们还可以看一下接下来的这一个数据，可以看到在CP代表的是功率效率，也可以称做是气动效率，我们从右侧的这个曲线可以看到升力和阻力的变化，这是三叶风机的数据，我们就可以看到对于这一个曲线来看，我们如果处在6的数据上，如果我们提审伸率和阻力这个会出现一定的变化，所以可以看出来整个气动效率可以提高，这个是由更高效的翼型所带来的结果。

我们也可以看一下翼间的比例，在随着数值不断地变大呈现下降的趋势，两叶的风机也可以采取同样的做法，就是来看一下效率的一个差值。随着气动效率的，所以可以看出来的两叶的气动效率跟三叶相比要更低一些的，所以在这一个案例里面好像看上去三叶的风机效率更高。但是如果我们的数值越变越大，就往右侧不断地靠近，比如说接近90，甚至11，我们就可以看到这个效率的差值其实是在不断地减小，两者的差距是在缩小的。那么下面的这张图也非常清晰的表明了，气动效率的一个变化，我们现在如果夜间的比例越高，我们就可以看到整个气动效率也有了相应的提高，所以在气动设计这一方面的结论就是我们可以看出来三叶的叶片，比双叶的叶片效率要高出一定的比值。但是整个系数也降低了1%或者0.5%，这是跟叶片的长度所相关的。

我们知道气动效率跟功率效率是息息相关的，我们有不同，如果通过不同的效率，参数设置可以得出不同的数据，这样我们可以看出来叶片长度跟我们功率效率的一个联系。并且还可以看出，三叶型叶片和双叶型叶片它的一个年发电量的一个对比。那气动设计的这一部分已经探讨完了，我们再来看一下第二部分，也就是结构设计。

结构设计非常重要的元素就是重量，以及气团的表现，塔尖距还有叶片成本，一套叶片是指两个叶片或者三个叶片，都会跟我们的最终效率息息相关，那么现在很多叶片用的是玻璃，比如说玻璃纤维等等。

如果我们来看一下这个整体的一个差异，我们可以看到左边的方块是三叶形的重量，右边的是双叶形的重量，可以看出来它的重量是有25%的差异。这一点当然非常容易理解，因为双叶型的重量比三叶型的要低一些的，但如果用玻璃大梁的话，用纯玻纤的叶片，我们重量跟用玻千大梁的重量是差不多的。那么在气弹表现方面更加灵活，塔尖距不用过多强调，生产技术也是非常重要的一个环节，塔尖距让我们越来越多的去应用一些更高效的材料，比如说碳铅成本会提高，成本是大家考虑的因素，未来确保一定的质量水准，可能选择更有效的材料更好。那我们如果用碳纤大梁，可以看出来三叶型的重量，和双叶型的重量之间的差异只有20%。大家可能觉得这个带来的益处就更少了，看一下成本的差异，我们就可以看出来三叶型成本和双叶型的差距，也不是25%，现在变成了至少35%的差异。所以玻纤和碳纤成本是不一样，这样导致我们风机成本的变化。

第二部分的一个结论就是一套双叶形叶片的材料成本，比三叶形的成本低30%的这就是我们技术的改良和新材料的使用所带来的成本减少。那么在这里我们也可以看一下一个相关性，我们可以看到另外一个函数，其实右下角给大家写出来的公式，大家想要了解公式怎么得出来的欢迎到我们的展台相互讨论。这是由于材料的改良所带来的一些益处而不是技术的革新。

最后再结尾的部分，大概有1.7这样的一个功率，它的功率是2.3，在这中间必然有一个平均点，必然有一个平均的长度，可能是一百米或者120米，但是总之会有一个平均点，那么这里会发生什么事情呢？如果我们降低成本就是它这个上网电价降低的话会有什么效果呢？比如说0.4每度的话，在这里是不是能够配合这平均点，这也就意味着我们可以把叶片变得更短。当然我们可以反过来考虑，会发生什么，如果每度电上涨价格上涨的话，比如说我们有了更好的技术，我们可以看到叶片的长度从三个叶片降到两个叶片，也可能会带来我们减少叶片长度。在这个基础上去计算上网电价，你需要为每一组叶片付多少钱呢？那么我还希望能跟大家进行更多的讨论。