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立轴巨能风电机组介绍

2012-07-30 14:31
seele_jin
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  立轴巨能风电机组(以下简称:巨能机组)是一种全新类型的大、特大型风电设备整机机型发明创新技术,其在宏观整体实现大型风电设备结构、形态、性能与自然界风力状况进行更加优质化地交流,形成“最大程度乘风捕捉、最高程度出力转化、最佳程度适应变化”的能力要求方面形成了突出的综合协调优势,本文想从巨能机组如何形成与满足大型风电所需“三最能力要求”的角度入手进行更为系统的介绍解析,以满足读者更加全面清晰化了解的愿望,并期盼能产生强烈的共鸣。

  巨能机组如何实现“最大程度乘风捕捉”能力

  1、大型风电采用立轴风机基础形态的优势

  以‘Φ’型立轴机型作为大型风电整体基础形态的建设方式可形成多重独到的天然优势:㈠立轴风力机是采用风力直接推动叶片旋转的顺风式方式,其出力更直接,更高效,也更稳定。㈡其塔架高度利用充分,通过塔架高度与叶片宽度的延伸设计可以等同比例地拓展乘风面积的设计范围。㈢其风轮形成的旋转出力可通过纵向传动轴直接传送到地面,从而导致因巨型化发电机系统设备安装位置降低形成的优势获得(包括安装、维护方便与减轻气候冷热变化的影响,风轮对风过程无需携带发电设备及电线电缆转动等),因此更应格外推崇采用。但是当前的立轴风力机在大型风电建设中难于应用的致命不足是不能形成巨大出力能力设计与缺乏有效的运行调控手段。

  2、巨能机组因何能够形成巨能出力能力

  任何立轴风轮采用的出力方式均是使风力板在处于迎风一侧时所形成的乘风出力大于处于逆风回转一侧的阻力。我们最熟悉的就是气象站常用的在立轴周边分布几个勺型“风力板”的立式风轮,其勺口与勺背虽然共同迎风受力,但因勺口乘风成效大于勺背可有效抵抗勺背逆风回转的乘风阻力,导致风轮始终沿着勺口方向旋转。但其迎风与回转两侧均具有大致等同的乘风面积存在,出力的差距值不大使其难于携带较大的负荷运行,这是导致当前立轴风力机难于形成巨能化设计的根本性原因。

  巨能机组采用的立式风轮是由4-12个或者更多个旋转风力板以垂直交叉的形态均匀分布于立轴的周边并形成一体化框架形态;风轮的设计直径越大风力板的设置数量就应更多,这可使特大直径风轮周边拥有足够多的旋转叶片接续到达最佳乘风位置承接顺风风力的切向推动,并使在特大直径下风轮不至于过度降低旋转速度及形成运行速度的间隔快慢变化。

  巨能机组的基本出力方式与勺型风力机大致相同,但其出力原理是采用将风轮风力板上排列的众多条形的“迎风逆变板”(或称:排列叶片)在迎风一侧同时全部逐渐封闭形成一个完整的乘风平面实现最大程度的乘风出力,而当该风力板运动到逆风回转一侧时,排列叶片通过控制一同全部敞开达成最大程度的泻风空间实现几乎为零的逆风回转阻力,因此导致封闭迎风形成的巨大出力几乎全部转化成为推动风轮旋转的动力,使出力能力与效率空前巨大。

  特别强调:上述出力方式与结构只有在特大风轮旋转直径下才能比较优质化应用(常规直径也应实现当前风电机组最大直径126米以上),这是因为在相同风力情况下特大直径风轮的旋转运行速度将大幅减慢,从而可使排列叶片的伸缩或转向的周期性循环变化过程在充分的时间内从容缓慢完成,中小直径风轮的飞快运行速度不能采用。

  3、巨能机组如何形成巨大乘风面积

  满足有效乘风面积空间的拓展需求是实现大幅提高出力能力的前提基础。巨能机组风力板上的乘风面积是由排列叶片构成的,其无须形成攻击角度出力方式叶片所需要的流体力学剖面结构与形态来限制其宽幅拓展与导致体态的厚重和加工复杂。单个排列叶片可实现机械化流水线生产,其可在风力板上大量排列设置与整体超长、超宽拓展,排列叶片常规整体宽度25-75米×高度20-65米,或没有特别的极限因素阻碍其进一步拓展,从而可实现特大乘风捕捉面积的形成,因此巨能机组可很轻松地实现5-10兆瓦以上功率的设计,其宏观外形如同一个“枝繁叶茂的参天大树”壮观美观(见示意图)。

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