[發(fā)明專利]風(fēng)力發(fā)電自適應(yīng)風(fēng)葉

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210088957.7
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN102720643A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何立武
• 申請（專利權(quán)）人: 何立武
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00;F03D11/02
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 姜榮麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，涉及航空、艦船螺旋槳等相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)力發(fā)電自適應(yīng)風(fēng)葉。

背景技術(shù)

使用煤炭和石油能源不但污染環(huán)境而且即將枯竭；風(fēng)能是大自然賜予的永遠(yuǎn)可免費使用的綠色能源。目前普遍認(rèn)為風(fēng)力發(fā)電是最佳的可替代綠色能源，但是也存在成本高、發(fā)電所需的平均風(fēng)速大、風(fēng)場難找、難以大量推廣使用的問題。因此目前亟須研發(fā)提高發(fā)電效率、提高風(fēng)機風(fēng)能利用系數(shù)、降低風(fēng)力發(fā)電的成本和降低發(fā)電平均風(fēng)速、能在小風(fēng)廣泛的地域使用的風(fēng)力發(fā)電機。

現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機的缺點是：“小風(fēng)”不轉(zhuǎn)；“中風(fēng)”發(fā)不多少電(風(fēng)能和風(fēng)速立方成正比)；“大風(fēng)”很少見；即使裝機額定功率(對應(yīng)風(fēng)速13-14米/秒，6級風(fēng))很大，但年發(fā)電量很小；年發(fā)電量和年平均風(fēng)速密切相關(guān)，全國大部分地區(qū)年平均風(fēng)速小于標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)場風(fēng)速6米/秒。現(xiàn)有的剛性風(fēng)葉風(fēng)力發(fā)電機，減小起動風(fēng)速與增大風(fēng)能利用系數(shù)是一對矛盾，二者不可兼得。小風(fēng)機為了降低起動風(fēng)速，卻損失了中、大風(fēng)時風(fēng)能利用系數(shù)，損失了大風(fēng)能量。大功率風(fēng)機風(fēng)葉扭轉(zhuǎn)角是按風(fēng)速8米/秒設(shè)計的，此時風(fēng)能利用系數(shù)較大，卻損失了小風(fēng)風(fēng)能利用系數(shù)，效率較低。大功率風(fēng)機采用風(fēng)葉整體變大矩方法雖然減小了起動風(fēng)速，但只是空轉(zhuǎn)，由于氣流方向與風(fēng)葉扭轉(zhuǎn)角嚴(yán)重失諧，剛剛發(fā)電的切入風(fēng)速仍然較大，浪費了小風(fēng)風(fēng)能。而實際中每年小風(fēng)出現(xiàn)的頻度很高，累計能量是很大的。

北京每年約有3-4天刮六級風(fēng)(10.8-13.8米/秒)，累計小時數(shù)占全年總小時數(shù)比例很小。北京、廣州年平均風(fēng)速約2.1-2.3米/秒。現(xiàn)風(fēng)機設(shè)計點是8米/秒，不符合中國實際。用本發(fā)明研發(fā)的風(fēng)葉和現(xiàn)有同直徑風(fēng)機風(fēng)葉互換，經(jīng)與樣機對比測試實現(xiàn)了：起動、切入風(fēng)速小；風(fēng)能利用系數(shù)全面提高，而且風(fēng)速越小增加的越多，提高了年發(fā)電量，降低了發(fā)電成本。

見參考文獻(xiàn)【1】，《風(fēng)力機空氣動力學(xué)》(第二版)，中國電力出版社，2009年6月北京第一次印刷，文中給出軸向誘導(dǎo)因子α的物理內(nèi)涵。

發(fā)明專利申請?zhí)枮?00810105693.5的專利申請，公開了一種風(fēng)力發(fā)電用自適應(yīng)風(fēng)輪，本發(fā)明在此基礎(chǔ)上經(jīng)過樣機研發(fā)，性能對比試驗，取得很好的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有風(fēng)機技術(shù)中存在的問題，提供了一種風(fēng)力發(fā)電自適應(yīng)(蝙蝠裙)風(fēng)葉，主要應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，提高風(fēng)力發(fā)電效率，降低風(fēng)機發(fā)電成本。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供的自適應(yīng)風(fēng)葉由硬風(fēng)葉和柔性蝙蝠裙兩部分組成，其中，柔性蝙蝠裙連接在硬風(fēng)葉的后沿上。硬風(fēng)葉部分是剛性的，并優(yōu)化設(shè)計了硬風(fēng)葉的翼型，用于承受彎力、保持翼型形狀等；硬風(fēng)葉的后沿連接蝙蝠裙，蝙蝠裙是柔性的，能有效提高風(fēng)能利用系數(shù)。

本發(fā)明提供的風(fēng)葉經(jīng)對比吹風(fēng)試驗驗證，輸出功率比樣機全面提高，風(fēng)速越小提高幅度越大。在直徑、葉片數(shù)、風(fēng)速相同條件下，在樣機(廣州世佳AN-FD400W)換上本發(fā)明的蝙蝠裙風(fēng)葉后，功率提高百分比如下：二級風(fēng)(3.3米/秒)以下為80％，降低發(fā)電成本44％；三級風(fēng)(微風(fēng)5.4米/秒)以下為32％，降低發(fā)電成本24％；四級風(fēng)以下(7.9米/秒)為18％，降低發(fā)電成本15％，均有試驗數(shù)據(jù)可查。該風(fēng)葉即充分利用了經(jīng)常有的小風(fēng)和中等風(fēng)速的風(fēng)，偶爾遇到大風(fēng)效率也有提高；年發(fā)電量大，發(fā)電成本大幅降低；使用地域廣，便于大量推廣使用。

附圖說明

下面附圖為實施實例附圖，僅用于說明本發(fā)明中的一個實施例子，但不用于限定本發(fā)明的技術(shù)方案：

圖1為本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電自適應(yīng)風(fēng)葉的一個實例的俯視圖和側(cè)視圖的示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電自適應(yīng)風(fēng)葉的一個實例的硬風(fēng)葉部分立體外形示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電自適應(yīng)風(fēng)葉的一個實例的硬風(fēng)葉靠葉根四個截面的翼型示意圖；

圖4為本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電自適應(yīng)風(fēng)葉的一個實例的硬風(fēng)葉靠葉尖四個截面的翼型示意圖。

圖中：

1.葉尖；2.葉根；3.凹槽；4.后沿；5.迎風(fēng)面；6.背風(fēng)面。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施實例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。