环形可倾风帆式风力发电机
——第一次阶段汇报
一,研制背景及意义
在经济高速发展的同时,环境保护也日趋重要.改革开放以来,我国经济快速发展,一栋栋高楼大厦拔地而起,但是为此我们付出了巨大的资源和环境代价,经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐.国家鼓励采用国产化发电机,为采用国产化发电机的业主提供补贴和贴息贷款,补偿开发商的风险,帮助初期国产化机组进入市场,得到批量生产和改进产品的机会,以有利于降低成本.
随着现代工业的飞速发展,人类对能源的需求明显增加,而地球上可利用的常规能源日趋匮乏.据专家预测,煤炭还可开采221年,石油还可开采39年,天然气只能用60年.这种预测也许不很准确,但常规能源必然是越用越少,总有一天要用尽的.未雨绸缪,我们必须为将来考虑,为子孙后代的能源问题着想,开发利用新能源,实现能源的持续发展,从而保证经济的可持续发展和社会的不断进步,最终实现人,资源,环境的协调发展,已成为各国政府必须解决的大问题.惟一的出路就是有计划地利用常规能源,节约能源,开发新能源和可再生能源.风能作为一种清洁的可再生能源,具有耗资少,可再生和不污染环境三大优点.风能是地球与生俱来的资源,作为可再生的绿色能源,凭借其巨大的商业潜力和环保效益,实现能源的持续发展.
风能的利用就是将风的动能转化为机械能,再转换成其他能量形式.风能利用有很多种形式,最直接的用途是风车磨坊,风车提水,风车供热,但最主要的用途是风能发电.风的动能通过风轮机转换成机械能,再带动发电机发电,转换成电能.风轮机有多少种形式,大体可分为水平轴式风力发电机和垂直轴式风力发电机.
对于我国的电力工业来说,具有耗资少,可再生和不污染环境三大优点的风力发电无疑是一条最好的出路.但我国和世界先进的风机制造技术还有一定的差距,为此我国在十一五期间支持了 1.5~2.5MW,2.5MW以上双馈式变速恒频风电机组的研制;1.5~2.5MW,2.5MW以上直驱式变速恒频风电机组的研制;1.5MW以上风电机组叶片,齿轮箱,双馈式发电机,直驱式永磁发电机的研制及产业化;1.5MW以上双馈式风电机组控制系统及变流器,直驱式风电机组控制系统及变流器的研制及产业化;近海风电场建设关键技术的研究;近海风电机组安装及维护专用设备的研制;大型风电机组相关标准制定及风电技术发展分析等16个课题的研究,可见对风电技术的研究迫在眉睫,新型风电技术在中国和世界的应用,将有效地提高风电系统的供电水平和质量,有效地利用低品位的风能,提高风电商品竞争力,具有重要的经济益和生态环保效益.
本设计是风帆式风力发电机,其结构简单由轨道,台车,风帆,链轮及发电单元组成.风帆式风力发电机系统能够自动适应任何风向玫瑰图,风能玫瑰图的复杂风场,对风场的风能利用率高,这对有风能的利用有很大的改善.而传统水平风轮发电机风叶寻找到来风方向需要经过一系列复杂的过程,并通过偏航机构实现转向,对风向变化的响应极慢.风帆式风力发电机可应用于沙漠,草原,戈壁和浅海地区,有广泛的应用推广价值.
二,设计方案
2.1风帆式风力发电机的工作原理
图1,风帆式发电机的整体效果图
做一个圆形轨道,将风帆式小车首尾相接安装在轨道上,使固定在小车外沿的弧形板形成一个闭环.小车上装有风帆,风帆由铝合金做骨架,有机材料做蒙皮,利用不倒翁原理,在风帆下部装有配重,使风帆的中心位于铰联结的下部.因为风帆小车为环形布置,当风吹风帆时,做功一侧的风帆在位于风帆底部的挡块的配合下直立;另一侧的风帆则会在风力作用下倾斜一定角度,减小阻力作用.在环形轨道风向中心线两侧上形成一个能量差,从而风吹着风帆带动小车转动,将风能转化为了机械能.在环形轨道上装有对称的三个发电单元(包括:链轮,制动系统,增速系统和发电机),利用链传动,带动增速系统转动最终实现发电的目的.
2.2风帆式风力发电机的组成
此发电设备台车轨道距地面3米,总高不超过10米,属高架式发电装置.由轨道平台,轨道,台车,风帆,发电单元等组成.
2.3技术关键:1.无打滑环形轨道.
2.风帆几何形状及整体式不倒翁设计.
3.多段弧形板的连接方式.
4,链节在多段弧板上的固定.
2.4主要参数:环形轨道中径100m;
单体小车长度4m,台车间联结部分0.2m;
小车总数目75个;
风帆高5m,顶端宽2.5m,底部宽3.2米.
2.5发电机类型:风力发电机按照不同的标准有不同的分类方法,按风力机的功率分类可分为: 1)微型风力发电机,发电功率在50～100W;

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