【分析】不同類型風電機組的效率對比（上）

　第一部分：推導
　　葉片的發電量P=Cp*0.5*ρ*π*R2*V3
即P=Cp *0.5*空氣密度*掃風面積*風速3次方
Cp是葉片效率，當葉片長度固定時，提高葉片的發電量P完全取決于提高Cp。
Cp是是一個二元函數，Cp(λ,β)，即Cp(葉尖速比,槳角)
λ葉尖速比= 葉尖的速度/風速 =k*葉片轉速/風速（公式1）
額定風速以下時，槳角基本不變，約等于0附近的一個數，Cp變成一個一元函數，Cp(λ)，
即Cp(葉尖速比)。
現在我們已經大大簡化Cp函數了，Cp(λ)是一個怎樣的函數呢？上圖！ 這是一個典型的葉片Cp曲線。當λ等于一個最佳值λopt時（圖中λopt=7.5），CP(7.5)=Cpmax（圖中Cpmax =0.45）。
欲讓葉片始終效率最高，即保持Cp=Cpmax恒定最大，必須保持λ=λopt恒定。
現在，葉片始終效率最高這個問題，轉化成如何保持保持λ=λopt恒定。
　第二部分：舉例
　　舉一個例子，假設切入風速為3m/s，額定風速12m/s。當風速變化從3m/s到12m/s，葉片轉速需從4rpm 變化到16rpm。這樣才能全程保持λ=λopt恒定。
即λopt=k*葉片轉速/風速=k*4rpm/3m/s=k*16rpm/12 m/s。
即，葉片轉速比必須保證是4倍，才能保證葉片最佳發電量。
　第三部分：結論
　　稍微對公式1做個簡單變換可知。
結論1：理想風機的轉速比必須足夠寬：
轉速比=額定轉速/切入轉速=額定風速/切入風速（公式2）
結論2：在相同風機功率、葉片長度、額定轉速和接近相同的翼型下，誰家風機的轉速比越寬，則轉速范圍越寬，葉片保持最佳發電量的風速段越寬，如圖2所示。 最后：具體應用
　　理想風機的葉片先討論到這里，下面看看具體應用到不同類型風機的。
這里有個簡單的比較列表，各家不同類型風機轉速比。 請注意，轉速比由不同類型的發電機+變頻器決定，跟葉片長度、功率大小關系不大。
比如，Nordex雙饋1.5MW風機，70m直徑的轉速范圍是10.6-19rpm，其能追蹤的最佳風速范圍是6-10.8m/s。很容易通過（公式2）驗證： 19rpm /10.6rpm =10.8m/s /6 m/s。