[實(shí)用新型]翼展式自適應(yīng)葉片結(jié)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120092223.7
• 申請日: 2011-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN201991692U
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬嗣鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 馬嗣鋒
• 主分類號(hào): F03D3/06
• 分類號(hào): F03D3/06;F03D7/06
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 顧進(jìn)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種葉片結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種適用于風(fēng)力發(fā)電裝置風(fēng)機(jī)的葉片結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

面對煤炭及石油等石化燃料日益枯?竭的威脅，風(fēng)能與太陽能等可再生能源已在全球受到極大的重視。其中，風(fēng)力發(fā)電是新能源中技術(shù)最成熟的、最具商業(yè)化發(fā)展前景的可再生能源之一。全球許多國家?早已認(rèn)識(shí)到風(fēng)力發(fā)電在調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、舒緩環(huán)境污染等方面的重要性，包括德國、丹麥、西班牙、美國等發(fā)達(dá)國家爭相發(fā)展風(fēng)能。而在亞洲，印度、日本，以及中國近年來也大力裝設(shè)風(fēng)機(jī)，積極提高風(fēng)力發(fā)電占比。根據(jù)全球風(fēng)能協(xié)會(huì)GWEC?2007年的報(bào)告，目前全球風(fēng)機(jī)裝置容量前五名的國家包括德國22.3GW、美國16.8GW、西班牙15.1GW、印度7.8GW，以及中國5.9GW。以美國為例，在2007年一年當(dāng)中便裝?設(shè)了5,244MW，裝置容量成長了45%，是全球新裝設(shè)風(fēng)機(jī)容量成長最高的國家。美國預(yù)計(jì)在2008年所有風(fēng)場將提供四百八十億度電，約占全美1%的用?電量。GWEC預(yù)計(jì)在2009年美國將可能取代德國成為全球風(fēng)力裝機(jī)容量最多的國家。另一個(gè)近期大力發(fā)展風(fēng)力的國家是中國，中國在2007年一年中新增加?約3,304MW的風(fēng)機(jī)容量，較2006年成長了145%，中國再生能源工業(yè)協(xié)會(huì)CREIA預(yù)測到2015年總裝置容量可達(dá)50GW。伴隨風(fēng)力發(fā)電占比的提高，中國風(fēng)能相關(guān)產(chǎn)業(yè)也快速成長，兩大風(fēng)機(jī)制造商Gold?Wind與Sinovel目前已能獨(dú)立提供42%中國的風(fēng)機(jī)架設(shè)。根據(jù)GWEC的預(yù)測，在2012年以前，全球風(fēng)機(jī)裝置容量將可達(dá)到240GW，約供應(yīng)?全球電力的3%。

風(fēng)力發(fā)電目前的發(fā)展趨勢有以下四個(gè)主要方向。

·單機(jī)容量增大

在過去20年中，渦輪風(fēng)機(jī)的典型裝機(jī)容量從50kw增加到5MW。隨著技術(shù)逐漸成熟，多樣化的設(shè)計(jì)概念也逐漸走向統(tǒng)一。由于風(fēng)力場中所采用的大的風(fēng)力發(fā)電?機(jī)比小的更加經(jīng)濟(jì)，因而風(fēng)機(jī)的容量不斷增加。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量將繼續(xù)增大。一些制造商已經(jīng)開發(fā)出了6MW級(jí)別的渦輪風(fēng)機(jī)。而且，隨著風(fēng)機(jī)容量的增大，其中必然要采用一些新的復(fù)合材料和新的技術(shù)。大型機(jī)器更適合濱海風(fēng)力場，在人口密度較高的國家，隨著陸地風(fēng)力場利用殆盡，濱海風(fēng)力場在未來的風(fēng)能開發(fā)中將占有?越來越重要的份額。

·風(fēng)電機(jī)槳葉的變化

單機(jī)容量不斷增大，槳葉的長度也不斷增長，目前2MW風(fēng)機(jī)葉輪掃風(fēng)直徑已達(dá)72m。目前最長的葉片已做到50m?，F(xiàn)有的大部分渦輪風(fēng)機(jī)大都具有3個(gè)葉片，?只有極少數(shù)渦輪風(fēng)機(jī)還是只有2個(gè)葉片的類型，而且這種渦輪風(fēng)機(jī)的數(shù)量還在進(jìn)一步減少之中。渦輪風(fēng)機(jī)技術(shù)現(xiàn)已是足夠成熟，機(jī)器的可靠性極高，可利用率通常在?98%~99%之間。槳葉材料由玻璃纖維增強(qiáng)樹脂發(fā)展為強(qiáng)度高、質(zhì)量輕的碳纖維。槳葉也向柔性方向發(fā)展。?早期的一些風(fēng)機(jī)槳葉是根據(jù)直升飛機(jī)的機(jī)翼設(shè)計(jì)的，但風(fēng)機(jī)的槳葉是運(yùn)行在與直升飛機(jī)很不同的空氣動(dòng)力環(huán)境中。對葉型的進(jìn)一步改進(jìn)，增加了風(fēng)機(jī)捕捉風(fēng)能的效率。例如，在美國國家再生能源實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一種新型葉片，比早期的一些風(fēng)機(jī)槳葉捕捉風(fēng)能的能力要大?。因此在丹麥、美國、德國等風(fēng)電技術(shù)發(fā)達(dá)國家，有多專業(yè)研究人員都在利用較先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)條件致力于新葉型的從理論到應(yīng)用的開發(fā)研究。風(fēng)電界普遍認(rèn)為，風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪直徑或掃風(fēng)面積比額定容量更能反映風(fēng)電機(jī)組的特性，而風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪直徑與額定容量并不是一一對應(yīng)的。

·塔架高度上升

在中、大型風(fēng)電機(jī)的設(shè)計(jì)中，采用了更高的塔架，以捕獲更多的風(fēng)能。在地處平坦地帶的風(fēng)機(jī)，在50m高度捕捉的風(fēng)能要比30m高處多20%。

·控制技術(shù)的發(fā)展

尤其值得注意的是，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，近幾年來發(fā)展了一種變速風(fēng)電機(jī)。其取消了沉重的增速齒輪箱，發(fā)電機(jī)軸直接連接到風(fēng)機(jī)軸上，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而?改變，其交流電的頻率也隨之變化，經(jīng)過置于地面的大功率電力電子變換器，將頻率不定的交流電整流成直流電，再逆變成與電網(wǎng)同頻率的交流電輸出。由于它被設(shè)計(jì)成在幾乎所有的風(fēng)況下都能獲得較大的空氣動(dòng)力效率，從而大大地提高了捕捉風(fēng)能的效率。試驗(yàn)表明，在平均風(fēng)速6.7m/s時(shí)，變速風(fēng)電機(jī)要比恒速風(fēng)電機(jī)多?捕獲15%的風(fēng)能。同時(shí)，由于機(jī)艙質(zhì)量減輕和改善了傳動(dòng)系統(tǒng)各部件的受力狀況，可使風(fēng)機(jī)的支撐結(jié)構(gòu)減輕，基礎(chǔ)等費(fèi)用也可降低，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用也較低。這是一種很有發(fā)展前途的技術(shù)。