[發(fā)明專利]一種順應方向的自適應風能發(fā)電組件

有效

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• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111322203B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 北京京冶后維風電科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: F03D9/25
• 分類號: F03D9/25;F03D3/06;F03D7/06;F03D80/70;H02K7/18;H02K11/33
• 代理公司: 沈陽鼎恒知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 21245
• 代理人: 趙月娜

本發(fā)明公開了一種順應方向的自適應風能發(fā)電組件，屬于風力發(fā)電技術(shù)領域，可以實現(xiàn)保留現(xiàn)有垂直軸風力發(fā)電機整體無需對風的優(yōu)勢，針對風輪半圈順風半圈逆風的特點，拋棄傳統(tǒng)的固定式風輪結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新性采用半固定的自適應風輪結(jié)構(gòu)，在順風的半圈時風輪為固定狀態(tài)，正常有效的利用風能，在逆風的半圈時轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂蔂顟B(tài)，在風力作用下自主保持始終與風向平行的形態(tài)，極大的減小風輪受到的風阻，從而有效的提高風能的利用率，進而提高風能發(fā)電組件的發(fā)電效率，同時在風能有限的地區(qū)，還可以選擇安裝驅(qū)動電機在風輪順風的半圈中，實時調(diào)節(jié)扇葉與風向的夾角為近似垂直的狀態(tài)，從而提高與鳳的接觸面積，進一步提高風能的有效利用率。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及風力發(fā)電技術(shù)領域，更具體地說，涉及一種順應方向的自適應風能發(fā)電組件。

背景技術(shù)

風力發(fā)電是指把風的動能轉(zhuǎn)為電能。風能是一種清潔無公害的可再生能源能源，很早就被人們利用，主要是通過風車來抽水、磨面等，人們感興趣的是如何利用風來發(fā)電。利用風力發(fā)電非常環(huán)保，且風能蘊量巨大，因此日益受到世界各國的重視。

風力發(fā)電的主要原理如下：把風的動能轉(zhuǎn)變成機械動能，再把機械能轉(zhuǎn)化為電力動能，這就是風力發(fā)電。風力發(fā)電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。依據(jù)風車技術(shù)，大約是每秒三米的微風速度（微風的程度），便可以開始發(fā)電。風力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，因為風力發(fā)電不需要使用燃料，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。

風力發(fā)電所需要的裝置，稱作風力發(fā)電機組。這種風力發(fā)電機組，大體上可分風輪(包括尾舵)、發(fā)電機和塔筒三部分。風輪是把風的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的重要部件，它由若干只葉片組成。當風吹向漿葉時，槳葉上產(chǎn)生氣動力驅(qū)動風輪轉(zhuǎn)動。槳葉的材料要求強度高、重量輕，多用玻璃鋼或其它復合材料(如碳纖維)來制造。（還有一些垂直風輪，s型旋轉(zhuǎn)葉片等，其作用也與常規(guī)螺旋槳型葉片相同），由于風輪的轉(zhuǎn)速比較低，而且風力的大小和方向經(jīng)常變化著，這又使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定；所以，在帶動發(fā)電機之前，還必須附加一個把轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速的齒輪變速箱，再加一個調(diào)速機構(gòu)使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，然后再聯(lián)接到發(fā)電機上。為保持風輪始終對準風向以獲得最大的功率，還需在風輪的后面裝一個類似風向標的尾舵，通過風力風向傳感系統(tǒng)對風輪方向進行自適應校正。鐵塔是支承風輪、尾舵和發(fā)電機的構(gòu)架。它一般修建得比較高，為的是獲得較大的和較均勻的風力，又要有足夠的強度。鐵塔高度視地面障礙物對風速影響的情況，以及風輪的直徑大小而定，一般在6-20米范圍內(nèi)。發(fā)電機的作用，是把由風輪得到的恒定轉(zhuǎn)速，通過升速傳遞給發(fā)電機構(gòu)均勻運轉(zhuǎn)，因而把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

現(xiàn)有的垂直軸風力發(fā)電機在風向改變的時候無需對風，在這點上相對于水平軸風力發(fā)電機是一大優(yōu)勢，它不僅使結(jié)構(gòu)設計簡化，而且也減少了風輪對風時的陀螺力，但是由于風輪是在固定位置上進行圓周運動，而圓周運動的特點導致風輪在順應風向的半圈轉(zhuǎn)動時是利用風能的，但是在另外逆風的半圈在風阻的作用下難免會損耗一部分風能，使得風能的利用率降低，發(fā)電功率無法得到充分開發(fā)，尤其對于微型或者小型風能發(fā)電機在風能有限的地區(qū)，無謂的風能損耗頗為嚴重。

發(fā)明內(nèi)容

1．要解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種順應方向的自適應風能發(fā)電組件，它可以實現(xiàn)保留現(xiàn)有垂直軸風力發(fā)電機整體無需對風的優(yōu)勢，針對風輪半圈順風半圈逆風的特點，拋棄傳統(tǒng)的固定式風輪結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新性采用半固定的自適應風輪結(jié)構(gòu)，在順風的半圈時風輪為固定狀態(tài)，正常有效的利用風能，在逆風的半圈時轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂蔂顟B(tài)，在風力作用下自主保持始終與風向平行的形態(tài)，極大的減小風輪受到的風阻，從而有效的提高風能的利用率，進而提高風能發(fā)電組件的發(fā)電效率，同時在風能有限的地區(qū)，還可以選擇安裝驅(qū)動電機在風輪順風的半圈中，實時調(diào)節(jié)扇葉與風向的夾角為近似垂直的狀態(tài)，從而提高與鳳的接觸面積，進一步提高風能的有效利用率。

2．技術(shù)方案

為解決上述問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。