【分析】不同类型风电机组的效率对比（上）

　第一部分：推导
　　叶片的发电量P=Cp*0.5*ρ*π*R2*V3
即P=Cp *0.5*空气密度*扫风面积*风速3次方
Cp是叶片效率，当叶片长度固定时，提高叶片的发电量P完全取决于提高Cp。
Cp是是一个二元函数，Cp(λ,β)，即Cp(叶尖速比,桨角)
λ叶尖速比= 叶尖的速度/风速 =k*叶片转速/风速（公式1）
额定风速以下时，桨角基本不变，约等于0附近的一个数，Cp变成一个一元函数，Cp(λ)，
即Cp(叶尖速比)。
现在我们已经大大简化Cp函数了，Cp(λ)是一个怎样的函数呢？上图！ 这是一个典型的叶片Cp曲线。当λ等于一个最佳值λopt时（图中λopt=7.5），CP(7.5)=Cpmax（图中Cpmax =0.45）。
欲让叶片始终效率最高，即保持Cp=Cpmax恒定最大，必须保持λ=λopt恒定。
现在，叶片始终效率最高这个问题，转化成如何保持保持λ=λopt恒定。
　第二部分：举例
　　举一个例子，假设切入风速为3m/s，额定风速12m/s。当风速变化从3m/s到12m/s，叶片转速需从4rpm 变化到16rpm。这样才能全程保持λ=λopt恒定。
即λopt=k*叶片转速/风速=k*4rpm/3m/s=k*16rpm/12 m/s。
即，叶片转速比必须保证是4倍，才能保证叶片最佳发电量。
　第三部分：结论
　　稍微对公式1做个简单变换可知。
结论1：理想风机的转速比必须足够宽：
转速比=额定转速/切入转速=额定风速/切入风速（公式2）
结论2：在相同风机功率、叶片长度、额定转速和接近相同的翼型下，谁家风机的转速比越宽，则转速范围越宽，叶片保持最佳发电量的风速段越宽，如图2所示。 最后：具体应用
　　理想风机的叶片先讨论到这里，下面看看具体应用到不同类型风机的。
这里有个简单的比较列表，各家不同类型风机转速比。 请注意，转速比由不同类型的发电机+变频器决定，跟叶片长度、功率大小关系不大。
比如，Nordex双馈1.5MW风机，70m直径的转速范围是10.6-19rpm，其能追踪的最佳风速范围是6-10.8m/s。很容易通过（公式2）验证： 19rpm /10.6rpm =10.8m/s /6 m/s。