高度152千米，轉(zhuǎn)一圈發(fā)電34.2度，全球首臺(tái)16兆瓦超大容量海上風(fēng)電機(jī)組在福建沿海并網(wǎng)發(fā)電。好奇的是，幾乎是所有的風(fēng)電機(jī)組都是三個(gè)葉片，有什么科學(xué)依據(jù)嗎？

竹蜻蜓有2個(gè)葉片，荷蘭風(fēng)車有4個(gè)葉片，古代垂直風(fēng)力提水車有16個(gè)以上的葉片，可是為什么偏偏現(xiàn)在的大型機(jī)組普遍采用3個(gè)葉片呢？

原來，它是科學(xué)分析與經(jīng)濟(jì)性平衡的產(chǎn)物，具體可以從以下兩點(diǎn)來闡述：第一，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)明之后，實(shí)踐檢驗(yàn)出的真理中國是最早使用風(fēng)能的國家，但是用來發(fā)電還是蘇格蘭一位名叫布萊斯的哲學(xué)家，在1895年為了滿足別墅照明，建成了第一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，并接上了蓄電池。他通過多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)垂直多扇葉，由于利用風(fēng)能，所以才用了9個(gè)葉片分風(fēng)機(jī)，該機(jī)組一直運(yùn)行了30年。

而當(dāng)美國通用公司的創(chuàng)始人之一Brush發(fā)明了高效率直流發(fā)電機(jī)、高效制造蓄電池電瓶的時(shí)候，他在1888年安裝了一臺(tái)被現(xiàn)代人認(rèn)為是第一臺(tái)自動(dòng)運(yùn)行的且用于發(fā)電的風(fēng)力機(jī)。值得一提的是，其葉片有144個(gè)由雪松木制成的葉片，長度是17米，即便是這樣的龐然大物，發(fā)電機(jī)也才12千瓦，這是因?yàn)榈娃D(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)效率不可能太高。

丹麥氣象學(xué)家、現(xiàn)代空氣動(dòng)力學(xué)的鼻祖PoullaCour發(fā)現(xiàn)了快速轉(zhuǎn)動(dòng)、葉片數(shù)少的風(fēng)力機(jī)，在發(fā)電時(shí)比低轉(zhuǎn)速的風(fēng)力機(jī)效率高得多。為了驗(yàn)證他的想法， PoullaCour特意建立一個(gè)風(fēng)洞來研究如何建立高效的葉片系統(tǒng)，最終確立了“丹麥概念”三葉片的風(fēng)機(jī)，發(fā)電機(jī)功率35千瓦左右。等到更大發(fā)電功率的交流發(fā)電機(jī)組建成之后，人們已經(jīng)不糾結(jié)幾個(gè)葉片了，因?yàn)榍拜厒円呀?jīng)對(duì)各種數(shù)量的葉片進(jìn)行過實(shí)驗(yàn)和對(duì)比發(fā)現(xiàn)：

三個(gè)葉片最為經(jīng)濟(jì)，四個(gè)葉片最為穩(wěn)定，兩個(gè)葉片發(fā)電效率高，但是會(huì)有“蹺蹺板效應(yīng)”，容易損壞。第二，風(fēng)電商業(yè)運(yùn)營后，科學(xué)研究的產(chǎn)物到了19世紀(jì)末期，化石能源的供應(yīng)緊張，讓商業(yè)巨頭瞄準(zhǔn)了風(fēng)能發(fā)電，在精打細(xì)數(shù)的商人面前，商業(yè)化運(yùn)營的要求就是必須建造高效穩(wěn)定且經(jīng)濟(jì)效益好的風(fēng)電機(jī)組。

于是，大量的科學(xué)研究集中在如何建造上，通過大量的數(shù)據(jù)研究得出：風(fēng)能轉(zhuǎn)化功率等于單位時(shí)間內(nèi)流過垂直于風(fēng)速截面積的風(fēng)能。

從公式可以發(fā)現(xiàn)，在額定風(fēng)速下，發(fā)電功率與風(fēng)輪掃掠面積成正比，即200個(gè)葉片的風(fēng)輪與1個(gè)葉片的風(fēng)輪都可以產(chǎn)生同樣的功率。

也就說，葉片數(shù)目不會(huì)直接影響能量利用率，相反，葉片數(shù)目過多會(huì)干擾空氣流動(dòng)，降低風(fēng)能的利用率。發(fā)現(xiàn)這個(gè)規(guī)律之后，商業(yè)發(fā)電公司做了2個(gè)事情：第一，將葉片數(shù)量固定在3個(gè)上，因?yàn)槎嘧鲆黄坏哟罅酥亓?，還增加了成本；第二，盡可能的將葉片作大，以便加大風(fēng)能利用系數(shù)；

但是受材料和工藝等限制，單臺(tái)風(fēng)機(jī)功率還是在千瓦級(jí)別，葉片長度不超過100米。隨著中國進(jìn)入風(fēng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高峰期，現(xiàn)在全球市場(chǎng)上已經(jīng)有6成風(fēng)機(jī)設(shè)備產(chǎn)自中國，在長期技術(shù)攻關(guān)，和新材料、新工藝的支持下，16兆瓦風(fēng)電機(jī)組建成，投入使用。也一舉刷新了世界紀(jì)錄。

其實(shí)，現(xiàn)在評(píng)價(jià)一個(gè)風(fēng)電機(jī)組早已經(jīng)不看葉片數(shù)量了，主要還是考慮發(fā)電效率、安全性能，維護(hù)成本以及數(shù)字化程度。