[發(fā)明專利]立軸巨能風電機組及海上浮動巨能風電機組

在審

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• 申請日: 2014-03-20
• 公開（公告）號: CN103939280A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 陳曉通
• 申請（專利權）人: 陳曉通
• 主分類號: F03D3/00
• 分類號: F03D3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種立軸巨能風電機組及海上浮動巨能風電機組，通過優(yōu)化風輪調控結構和傳動結構可使其整機結構與性能更加簡捷、高效、節(jié)省、美觀。

背景技術

風電產業(yè)優(yōu)質化、規(guī)模化發(fā)展的基礎是風電機組的大型化能力擴展，這是全球性的技術難題，當前的大型風機是在小型風機整機形態(tài)下通過逐步放大風輪的直徑規(guī)格形成的，因而引發(fā)了以‘掃風面積’設計計算風輪出力能力理論的形成發(fā)展，致使現(xiàn)有大型風電機組的風輪葉片同時存在著‘掃風面積’和‘乘風面積’兩種不同的出力拓展設計理論，并且形成了相互矛盾、相互影響、相互制約，因此導致了許多整機結構性矛盾問題的同步拓展放大與現(xiàn)實問題的群發(fā)，如：采用超長延伸葉片加大‘掃風面積’的大型化拓展方式會導致風輪超重、啟動困難、轉速降低，使葉尖速度超快形成空氣阻力，使葉尖乘風出力面積不足其運行面積的1%；還將迫使塔筒加高形成‘杠桿撬動基礎效應’，這在海上風電更加凸顯，還致使調控能力更顯不足，風能利用程度進一步降低，制造安裝成本與故障危險率快速放大，而通過延長葉片產生的葉片乘風面積的增加量并不多、并不快、并不易，從而形成了大型化能力拓展的‘天花板’；此外，大型化風電機組只有設置了‘多發(fā)電機調控系統(tǒng)’才能形成經濟適應性的功能表現(xiàn)解決問題的根本出路是創(chuàng)新形成適合大型風機需求特點的整機機型。

此外，用現(xiàn)有形態(tài)的風機建設沿岸海上風電成本巨大、困難重重，用其發(fā)展深海海上風電則永遠無法實現(xiàn)，而采用浮動風電機組將是最為理想的選擇，浮動方式是海上風電產業(yè)技術的發(fā)展方向。

與浮動基礎實現(xiàn)最佳配合的是立軸風機，其可使機組整體重心下移形成浮動所必須的力學條件；但是當前所有立軸風機均難于形成大型化設計，更不具備大幅度的調控性能，解決上述問題的根本出路同樣是創(chuàng)新形成適合浮動風電力學需求條件的特大化海上風電機組整機機型。

對于特大型風機大范圍廣泛乘風運行方式來講，采用風帆式乘風出力方式比較渦輪式乘風出力方式的形成優(yōu)勢更多更大，風帆式乘風是風力直接推動葉片形成出力，乘風出力效率大，微風利用能力強，拓展乘風面積即是拓展乘風出力，因此拓展與調控乘風出力能力十分方便準確，拓展與調控出力采用的技術理論方法完全一致。

特大化風機采用立軸機型是最佳選擇，其可形成許多天生便利及成本減低因素，立軸風機的形成出力方式=迎風側乘風出力－逆風側回轉阻力，中國發(fā)明專利200810119889.X提出的立軸巨能風力發(fā)電機組和201210108866.5提出的海上浮動式巨能風電機組技術方案中采用的立軸巨能風機的乘風出力方式實現(xiàn)了立軸風機出力能力的最大化，其整體結構全方位地適合特大型風機的應用要求，形成了全面優(yōu)化的整機性能表現(xiàn)。

但在上述機組創(chuàng)新技術方案中，對于驅動調控風輪排列葉片的結構是采用‘在旋轉風力板上的適當位置同時設置由微型電機驅動控制的推拉調控結構實現(xiàn)旋轉風力板上迎風逆變板在迎風位置時的開閉形態(tài)操作’的調控結構與調控方式，而該結構與調控方式分離分散，調控點多重，導致調控系統(tǒng)整體結構復雜。

（在本發(fā)明中將上述風輪調控結構的整體結構稱為：定向盤調控系統(tǒng)；將系統(tǒng)中的對風導軌盤稱為：定向盤；將迎風逆變板稱為：排列葉片）

此外，對于原有立軸巨能風電機組創(chuàng)新技術方案中采用的在塔筒外設置上下傳動軸的結構也有進一步完善與形成更優(yōu)結構設計的必要性。

發(fā)明內容??

本發(fā)明提出了一種可使風輪調控結構簡捷、調控方便快速準確的定向盤調控系統(tǒng)實現(xiàn)對原有結構的替代；同時提出將原有風輪軸與上下傳動軸實現(xiàn)一體化設計并將其置于風機塔筒內部的直接傳動系統(tǒng)結構實現(xiàn)對原有結構的替代；還同時提出一種適合與全新傳動結構配合安裝的多發(fā)電機調控系統(tǒng)的分布設置傳動結構，其共同構成了本發(fā)明全新整機結構與性能表現(xiàn)的立軸巨能風力發(fā)電機組及海上浮動巨能風電機組，同比可大幅實現(xiàn)簡捷、高效、節(jié)省、美觀、耐用。????????????

對本發(fā)明立軸巨能風電機組中立式風輪結構的描述是：在風機的上部設置環(huán)繞風機塔筒旋轉的立式風輪，立式風輪通常均布4-6個旋轉風力板，更大直徑的風輪可設置8-10個旋轉風力板，旋轉風力板由風輪架與在旋轉風力板的外側設置的排列葉片組合構成，排列葉片可實現(xiàn)共同驅動其中每個葉片移動調控變化的操作；其通常采用縱向排列設置形成類似百葉窗的形態(tài)，對各旋轉風力板的強化支撐方式是采用在風輪軸的頂部集中設置斜拉鋼絲繩分別連接各個旋轉風力板形成‘傘式斜拉橋’的結構，使各超長的旋轉風力板無懸空吃力結構形成，同時將上中下風輪架串聯(lián)形成一體化框架結構，使排列葉片不承擔風輪的結構性受力。