[發(fā)明專利]多風(fēng)輪聚能風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710177693.1
• 申請(qǐng)日: 2007-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN101158335A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳曉通
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陳曉通
• 主分類號(hào): F03D9/00
• 分類號(hào): F03D9/00;F03B13/00;H02K7/18
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，尤其是通過(guò)“多壓點(diǎn)槳輪式水輪機(jī)”將在多個(gè)較小風(fēng)輪上形成的分散動(dòng)力聚能，實(shí)現(xiàn)集中大功率發(fā)電目標(biāo)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)

水平軸葉槳迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其采用的風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)形態(tài)，是當(dāng)今全球風(fēng)電機(jī)組設(shè)備種類中應(yīng)用最廣泛、規(guī)格型號(hào)最齊全的風(fēng)力機(jī)機(jī)型，其最初是以較小風(fēng)輪直徑的產(chǎn)品為主體，小型葉槳迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)具有設(shè)計(jì)、制造、安裝、應(yīng)用簡(jiǎn)單方便，風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)速度很快，風(fēng)輪用風(fēng)能力、風(fēng)能轉(zhuǎn)換能力均很強(qiáng)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)頭對(duì)風(fēng)方式靈活，旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等諸多獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)。

但是，隨著風(fēng)電機(jī)組大功率需求的推進(jìn)與發(fā)展，水平軸葉槳迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)式風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪直徑在逐步加大，當(dāng)前國(guó)外較大型的風(fēng)輪旋徑已達(dá)126米。然而實(shí)踐數(shù)據(jù)與應(yīng)用結(jié)果確實(shí)證明，當(dāng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)直徑放大到超出一定區(qū)域限制范圍的情況下，其性能指標(biāo)就將出現(xiàn)逐漸下降乃至急劇變差的發(fā)展趨勢(shì)，且該趨勢(shì)是隨著風(fēng)輪直徑的超限放大呈現(xiàn)出幾何級(jí)數(shù)加劇的態(tài)勢(shì)。

如：希望增加的出力能力與所需配合增加的風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)掃風(fēng)面積的比值在急速下降，導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)風(fēng)場(chǎng)風(fēng)能資源的有效利用程度大幅降低；其單位時(shí)間旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)加劇下降，導(dǎo)致需要配合的齒輪箱傳動(dòng)比值急劇上升，從而導(dǎo)致齒輪箱設(shè)計(jì)加工難度與設(shè)備體積的大幅增加；其對(duì)材料強(qiáng)度的需求快速提升，導(dǎo)致材料成本與制造成本大幅提高；其調(diào)控調(diào)頻與對(duì)風(fēng)難度大幅加大，導(dǎo)致調(diào)控結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)控困難，調(diào)控效果較差，且故障率大幅增加；此外還包括：其不斷搖動(dòng)的高大“長(zhǎng)臂”十分影響城市景區(qū)景觀和人們的視覺環(huán)境，因?yàn)槿说难劬τ小翱偸莾?yōu)先捕捉高大移動(dòng)物體”的習(xí)性；“長(zhǎng)臂”還難于避免高強(qiáng)度臺(tái)風(fēng)的沖擊搖晃；其形成的運(yùn)行噪音逐漸增大乃至十分嚴(yán)重等。

因此，接近于兆瓦級(jí)及其以上單機(jī)出力能力設(shè)計(jì)的風(fēng)電機(jī)組，均建議采用07年最新發(fā)明專利技術(shù)“聯(lián)合聚風(fēng)特大功率、聯(lián)合聚風(fēng)極大功率及其旋轉(zhuǎn)型極大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組”三大適合于單機(jī)超大、特大功率出力能力設(shè)計(jì)的風(fēng)力機(jī)機(jī)型形態(tài)，其可輕松地實(shí)現(xiàn)超過(guò)20-50兆瓦及其以上的單機(jī)出力能力設(shè)計(jì)及可方便地形成梯級(jí)出力方式設(shè)計(jì)與其之間的相互轉(zhuǎn)換與方便調(diào)控，可帶來(lái)成本、效率等系列綜合優(yōu)勢(shì)，可分別適合于各種風(fēng)力、風(fēng)向與地理與氣候條件下采用。

然而，小型“葉槳迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)”具有的前述諸多綜合優(yōu)勢(shì)是“聯(lián)合聚風(fēng)三大創(chuàng)新機(jī)型”所形成的優(yōu)勢(shì)難于替代的，尤其是在中小分散靈活安裝應(yīng)用的情況下，因此對(duì)其具有的唯一弱點(diǎn)需要進(jìn)行改造，使其加強(qiáng)。分析中小型“葉槳迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)式風(fēng)電機(jī)組”最大的應(yīng)用能力不足是其單機(jī)出力能力極其低下，用戶需要分別對(duì)眾多個(gè)分散設(shè)置在風(fēng)電機(jī)組上的小型發(fā)電機(jī)同時(shí)進(jìn)行有效的調(diào)頻、調(diào)控、并網(wǎng)控制是十分困難的事情，因此致使一些電網(wǎng)部門將其產(chǎn)生的電力列入影響電網(wǎng)平和穩(wěn)定運(yùn)行的制造者來(lái)看待，使其難于積極接納；此外，與大功率發(fā)電機(jī)比較小的發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率一般只有60％-70％，而大功率發(fā)電機(jī)可達(dá)到93％以上。

中國(guó)發(fā)明專利[200510120802]提出了“一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和系統(tǒng)”的技術(shù)解決方案與本發(fā)明提出的技術(shù)方案有部分內(nèi)容相近，均是采用“將多個(gè)在小風(fēng)輪上形成的分散風(fēng)力動(dòng)力與能量，通過(guò)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置與液壓傳動(dòng)系統(tǒng)裝置的一體化配合設(shè)置，使分散液壓動(dòng)力匯集形成集中巨大出力能力，從而形成大功率風(fēng)電發(fā)電能力”的風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式。即：是將在各個(gè)風(fēng)輪上形成的分散動(dòng)力首先分別傳遞到在各自風(fēng)輪背后與其直接連接配合的各個(gè)“液壓泵”上，由其轉(zhuǎn)換形成液壓形式的分散動(dòng)力，再通過(guò)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)裝置匯集到同一個(gè)“液壓馬達(dá)”上形成集中動(dòng)力輸出，然后通過(guò)該“液壓馬達(dá)”與一個(gè)大功率的發(fā)電機(jī)配合形成較大的發(fā)電能力。

然而，其采用的“滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式液壓馬達(dá)”(或稱為：旋轉(zhuǎn)式液壓馬達(dá))以及現(xiàn)有常用的、可提供自由選擇的所有流體液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)換設(shè)備的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與出力方式均呈現(xiàn)出“出力轉(zhuǎn)換能力與形成效率較低(這是由其流體推動(dòng)方式與整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)造成的)、或是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、或是體積龐大，或是形成的單機(jī)過(guò)流能力較低，或是難于進(jìn)行出力能力的有效調(diào)控，或是上述狀況同時(shí)多項(xiàng)并存”等多方面的問(wèn)題與不足。

如：“滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式液壓馬達(dá)”尤其是在形成大流量集中出力轉(zhuǎn)換需求后(因?yàn)槠渥饔梅绞侥軌蛐纬傻膯螜C(jī)過(guò)流能力很低，集中大的過(guò)流能力需要大體積的設(shè)備來(lái)完成)，其就需要大型的“滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式液壓馬達(dá)”來(lái)完成，且其結(jié)構(gòu)還需要形成“多腔并聯(lián)一體化設(shè)計(jì)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)”才能形成旋轉(zhuǎn)運(yùn)行穩(wěn)定的出力效果，即使如此其出力轉(zhuǎn)換能力也是很低，這些均將導(dǎo)致上述“分能-聚能”發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)路線難于理想實(shí)現(xiàn)，因此“液壓馬達(dá)”的問(wèn)題就成為其最大的阻力與關(guān)鍵的不足。