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新型风力发电技术

来源:中国科技日报 日期:2010年10月23日 15:38

     随着现代经济的快速发展,人类对于电力的需求也增长迅速!而电力供应紧张问题已经是人类面临的必须迫切解决的课题! 
   目前发电方式主要集中在火力发电,而火力发电使用的原料已近枯竭!其他发电方式如核电对环境污染严重,太阳能电产量太低,水力发电受发电条件限制可利用的资源有限。风力发电作为另一种替代发电方式在以上几个方面均可获得较好的解决! 
   风力发电技术是通过对风力发电设备中的叶片、风轮、传动机构的创造性改变,大大提高发电设备的发电效率、降低发电成本,有着非常可观的经济效益! 
   简要技术 
   1.工作原理 
   该技术的核心是将两项技术相结合后可制造出效率非常高、容量特别大的发电机组。该发电机的柱型分流挡板,使气流直吹风轮叶片。通过塔架上的组合长轴,组合风轮转子构成一个发电单元,单元长度可根据设计功率灵活调整,同时多个单元可上下平行安装在一个塔架上,构成一个单元组。单元或单元组可采取卧式安装方式,既可单独发电也可组合发电。 
   该机由多个单元或单元组驱动输出轴,通过链条或直轴传动做功驱动带有飞轮的小齿轮转动,多个小齿轮均匀分布安装在大齿轮上,共同驱动一个大齿轮,集小力成大力,利用杠杆原理在不同角度上旋转加力,驱动变速箱和大齿轮旋转,再通过离合器驱动发电机工作。 
   2.风轮叶片 
   传统式三叶片、两叶片翼型三角形形状改为口大底小带有弧形角方盒型五叶片风轮转子。 
   叶片设计为带有弧形角,并有一定深度的沿,可兜风的方盒型式,该盒口大底小瞬间可兜住来风,使来风气流直吹方盒平底,形成90度角,对风产生特别大的阻力,同时也产生特别大的扭矩。因是口大底小带有弧形角沿,使来风进到盒里后会产生一定的压力,在同样的受风面积情况下,扭矩力可比传统三叶片风轮大近十倍,大大地提高了风能的转化率;并且叶片可制成单独个体,用组合安装法固定在组合长轴上运转;同时在叶片中根据尺寸大小设置抗折式镶嵌条,抗击特别大的风对盒底的冲击力,以减少对叶片的损坏。 
   3.三角弧状柱型可分流挡板的设置 
   首先是可挡住风轮轴半径以下的风轮叶片不受风吹产生阻力;其次是可将来风的气流一分为二,一部分分流后吹向叶片R角处,相当于在杠杆的末端再加一把力,更有效地增加了叶片对风轮轴的扭矩力,另一部分风力分流后吹到同一塔架下边单元风轮叶片上,使其受风力增加;最后是可有效地抗击各方面的来风对该板的冲击力。 
   4.塔架由传统式一根杆改为塔架式。5.风轮结构的设置 
   打破了百年来传统的风轮结构,采用了一种新型组合风轮转子结构,非常有效的成倍的增加了受风面积。 
   6.制动系统采用刹车毂式刹车技术。7.万向调节 
   可设置万向调解系统,制造出旋转架,架上设置液压调解系统和机械调解系统即可。动力来源,可单独安装1—2台小型万向风力机做动力源即可。


   技术创新 
   1.风轮叶片面积大 
   传统风电机的风轮面积目前世界上最大机组为400平米,而新型风电机受风面积可达4800平米,由此可见,新型发电机组受风面积比传统式风电机组增加几十倍以上。 
   2.风能转化率高 
   传统风电机风能转换效率为47%,可参见由张源编纂的《风力发电》一书。新型机组经试验测定可达80%以上,转化率明显提高。 
   3.单机容量大传统式机组不超过5000kW,新型机组可达几十万kW以上。 
   新型风电机设计容量规格可以从3000kW/h至300000kW/h不等,还可更大一些。 
   4.传动方式先进 
   传统式机组:立式水平安装,风轮—传动轴—变速箱—发电机。这种传动系统只靠变速箱来变速,其一,不能实现杠杆力矩的传动方式进行旋转加力;其二,不能进行多组风轮组合运行;其三,扭曲力小;其四,传动方式单一、单机发电量小。 
   新型机组:卧式安装,组合风轮—组合风轮轴—输出轮—立式传动轴(链条)—小齿轮传动系统—大齿轮—变速箱—离合器—发电机。这种传动方式利用了曲轴的做功原理,增加了很大的杠杆力量,扭曲力明显加大,单机发电量特别大,这种传动方式是国内外风电机组无法比拟的。 
   5.材料易得传统式风轮叶片,中、大型规格的靠进口,配套生产难。 
   新型机组:叶片改为口大底小方盒型,可采用橡塑材料或合金材料。骨架可采用黑金属材料,各大中城市均有供货。 
   6.制作、安装、吊运、维修方便 
   新型机组因是组合件,卧式安装,易制作、易安装、维修维护方便。 
   安装场地:主要是在沿海陆地和近海海域漂浮发电为主,陆地风口处、山风、谷风、坡风、江湖风、农村牧区均可,亦可安装在楼顶、房顶。 
   适用范围:并网发电为主,也可在无电网地方,单独发电使用。如农村牧区、山区、海上船队、南极考察站安装使用,还可以与锅炉联合安装使用,可供大面积取暖等用途。 
   以上技术组合而成的新型风力发电系统,具有低成本、高效能的特点,适用于各类风场,可以有效缓解偏远地区的电力供应紧张问题;同时又可以为国家主电网供电,一定程度上解决目前的电荒问题! 
   风力发电技术是通过对风力发电设备中的叶片、风轮、传动机构的创造性改变,大大提高发电设备的发电效率、降低发电成本。在叶片和风轮方面改变以往的翼型三叶片(两叶片)结构,采用柱型分流挡板直吹方盒式风轮叶片技术。在动力传动方面,风轮旋转带动连接在其上面的空心杆轴旋转,空心杆轴驱动(或者空心杆轴通过软轴驱动)小齿轮旋转。多个小齿轮共同驱动一个大齿轮转动,从而驱动发电机工作。  

所属类别: 电力系统的发展和最新技术

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