[發明專利]高效的矩陣式風力發電機

無效

• 申請號: 201010245087.0
• 申請日: 2010-07-26
• 公開（公告）號: CN101915216A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 鄭重勝
• 申請（專利權）人: 鄭重勝
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域：

本發明涉及一種新型風力發電裝置。現有大功率風力發電機采用三葉片單渦輪，葉片很巨大，強風狀態產生很大風載，很容易造成風電機不穩定和損壞，特別是作為海上風電機，很容易遭到臺風的損壞，并且現有風電機葉片窄長，三葉片受風面積很小，所以風電機的風能獲取效率很低，造價昂貴，維護費用很高，不利于風電機的推廣普及，也嚴重阻礙了風電產業的發展。而本風電機采用無數個小風葉渦輪形成立體矩陣式安裝，一個風電機上安裝有無數個渦輪軸，一個渦輪軸上又串聯有無數個小渦輪，風電機獲取的風能是無數個小渦輪獲取風能之和，它所獲取的風能是立體的；而現有風電機只能獲取葉片平面的風能，并且葉片受風面積很小，大部分風能都會被浪費掉；因此，本發明風電機獲取風能的效率將比現有風電機提高數倍，可大幅提高風電機的發電能力。由于小葉片渦輪可以完全避免高風載，無數個小渦輪受到的風載是分散均勻的，不會對風電機造成沖擊破壞，可以大幅提高風電機的抗風能力。這種新型風電機不但適合在陸地使用，大幅提高風電場的發電量，更適合開發抗臺風的海上大功率風力發電機，徹底解決臺風對風電機造成的破壞威脅，為我國開發海上風能提供技術保證。這種新型風電機制作和安裝成本也較低，維護費用也很少。是一種新型高效的低成本風力發電機，具有很好的使用推廣價值，將為我國和世界風能資源的開發作出巨大的貢獻。

背景技術：

風能是最具有開發價值的新能源，風能是分布最廣，離我們最近，取用最方便的無污染的清潔能源，用好風電對減少碳排放，改善環境意義重大。風能也是儲量巨大的新能源，風能取之不盡，用之不竭，并具有相對最低的開發成本，所以風電的發展應該作為新能源發展的重點。

我國有豐富的風能資源，我國在“三北”(西北、東北、華北)地區在建的有6個千萬千瓦級風電基地，經過近幾年的高速發展已初具規模，但存在的問題也突出的表現出來，裝機容量大，而發電量低；并網穩定性沒有保證，造成并網難題；投資成本大，維護費用高，造成經營困難。我國風電產業需要扶持，需要補貼，否則將難以生存，急需技術突破和技術保證。

我國有很長的海岸線，海上風電開發已悄然興起。海上風電技術一直都是國外研發的重點，由于歐洲沒有臺風的威脅，所以，現有風電機并不具有抗臺風性能，但海上氣流的變化很強，對風電機的破壞也是不能低估的，歐洲在開發海上風能的過程中也遭受了巨大的損失。這些經驗教訓必須引起我們的重視，我國沿海每年都有數次臺風的襲擾，風電機所面對的氣候環境要比歐洲更加惡劣。但是在抗臺風技術上始終沒有重大突破，葉片技術和控制技術也沒有重大改進，只是采用陸地風電機的加強版，其抗臺風性能令人擔憂。2003年13號臺風“杜鵑”，2006年1號臺風“珍珠”和8號臺風“桑美”分別造成了廣東汕尾紅海灣風電場，南澳風電場和浙江蒼南鶴頂山風電場的風機嚴重損毀。雖然臺風對風能的開發造成了很大的威脅，但仍不能阻擋人們開發海上風電的熱情，海上有豐富的風能資源和廣闊平坦的區域，從而使海上風力發電技術成為最近的研究和應用熱點。中國海上風能資源儲量遠大于陸地風能，儲量10m高度可利用的風能資源超過7億kW，而且距離電力負荷中心很近。如果能夠得到有效開發，將對我國經濟發展提供有力保障，也為節能減排的目標作出貢獻。目前海上風電開發有兩大難點，一是風電機的穩定性和安全性沒有保障。二是海上建風電場投資很大，成本很高。

下面就目前最先進的風力發電技術作簡單介紹，目前主流風電機組都采用橫軸式逆風型三葉片結構。偏航技術、變漿距技術和大葉片的制造技術是目前大功率發電機組的核心技術。偏航技術就是利用風向測試裝置、電子控制裝置和機械傳動裝置，控制風力發電機沿水平方向轉動，使風輪始終面向著來風的方向，以獲取最大的風能。變漿距技術就是利用風力測速裝置、電子控制裝置和機械傳動裝置控制漿葉沿縱軸旋轉葉片，控制風輪的能量吸收，保持一定的能量輸出，變漿距調節的優點是機組啟動性能好，輸出功率穩定，機組結構受力小，停機方便安全?，F有葉片是參照直升飛機螺旋槳結構進行設計，目的是為了實現調速和穩速的功能，大功率風力發電機的葉片都很巨大，現有的2MW發電機組葉片達60米，重量達十幾噸。葉片采用高強度玻璃釬維或高強碳纖維制作，具有升阻高、動態特性好、韌性強，使用可靠，不變形，重量輕，性能優良。巨大的葉片要保證在50～60m/s的強風速下，不能折斷，不能有太大變形，所以設計難度和制造難度都很大，成本很高。但巨大的葉片在強風的作用下，就會產生巨大的風載，對風電機的穩定性和安全性造成很大威脅。