一种能更好利用风能新型风力发电装置

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1、维普资讯http://www.cqvip.com上海电力2007年第2期一种能更好利用风能的新型风力发电装置陈渭清，吕启东。，陈渭良。，鲁向东(1．上海石化设计院，上海200120；2．上海石油化工股份有限公司，上海200540；3．华东电网有限公司，上海200002；4．华东师范大学，上海200064)摘要：在现有条件下，由于受到叶片长度、塔架高度、有效风速范围等的限制，要提升风机的单机功率，技术难度很大。提出了一种带自动阻风移门的框架结构风能聚集增强风力发电装置，介绍了该装置的原理和技术方案。该装置能充分利用风能，增加年有效运行时

2、间，提高年发电量，实现大型风电机组风轮小型化。关键词：风能；自动阻风移门；盛行风；阻风系数中图分类号：TK83文献标识码：A1传统风力发电装置的局限性2新型风力发电装置依据的基础原理风力发电在产业应用规模上，至今还不能与2．1风轮的风能转换常规的发电技术(水、火、甚至核电)相提并论，这风轮风能转换关系式[1]：既有风能资源本身特点的原因，也与风力发电的P一(1／2)CpXAXjDXV。基本技术有关。现在应用的风力发电机组功率都式中C——风能转换效率；不大，目前，国外主要采用1500、2000，3000P——风轮输出功率，W；kw，国内

3、以600kW为主，与几十万甚至上百万A——风轮面积，A一7cR2，R为风轮半径，m；kW的水、火电机组不可同日而语。D——风轮直径，m；V——额定风速，m／s；单机功率做不大的原因，即风力发电机组的广空气密度，kg／m。。，技术瓶颈在于：(1)风能的能量密度很低，风轮直径一般都当．D取标准空气密度值1．225kg／m。，在额很大；(2)风向、风速不稳定，而且风速过高时，又定风速下，C。可取0．4，风轮风能转换关系式经出于安全考虑不能利用。在正常设定的有效风速验公式为：P===0．2×D×V。下，风力发电机工作时间受限制，一般年利用小时

4、如风速V提高一倍，在D不变条件下，风轮仅2000~3000h。(3)风力发电机主要是水平输出功率P可增至8倍。同时也可以看到，当V轴式，风轮直径很大，叶片很长，因此需要安装在提高，在P增加一定值时，D还可能减小。因此，很高的尖塔架上，塔架受力(重力、振动及风载荷)风速是最为关键的参数。提高风速可以很好解决条件相当苛刻。风力发电机大型化带来的设备结构方面的难题。基于上述原因，在现有技术条件下，叶片计算表明，在风速提高一倍时，风力发电机单机功长度、塔架高度、有效风速范围都受到限制。率4000kw的风轮直径只需40m。而现在国内目前，3MW

5、风力发电机组的叶片直径长120生产的600kW风力发电机，风轮直径为44～46m，塔架高100m，再要将单机功率往上扩展，m0虽然这不等于现有的600kW风力发电机不技术难度很大，一般只能达到2～3MW的功加改动就能适应进风速度提高一倍的场合，但至率水平。少说明风力发电机大型化的难度(无论是设计或制造)将大为降低。．要使风能得以充分利用，关键在于提高风力发电机的单机功率，而要做到这一点，必须在设计2．2自然风的流体连续性思路上有所突破。带自动阻风移门的框架结构风低速空气流是连续的、不可压缩的(这是风力能聚集增强风力发电装置(以下简称“

6、新型风力发机经典Betz理论的基本出发点)，根据流体力学电装置”)，于2006年获国家专利。流体连续性原理，通道截面积S与流体流速V关一168—维普资讯http://www.cqvip.com2007年第2期上海电力国四压砸四系为：S1×V1一S2×V264)。这种具有风向方位集中的盛行风现象的为了使自然风风速提高一倍，必须创建一个地区，远不止平潭一处。资料显示，在我国“三北人工的小气候环境。根据上述流体连续性原理，地区”、北部和东部海岸线、东南沿海的闽浙沿海使通风道截面积人为地缩小至一半，则通过的风和海岛一带，可以找到不少适合于实施

7、风能聚集速即可提高至2倍。因此，建筑一个喇叭口型的技术方案的地点。具体例如东南沿海及岛屿，如集风风道，使其进风口与出风口的截面积比为崇武、马祖、大陈岛、舟山、福鼎台山、南麂，以及三2：1(使集风风道的两边呈60。夹角，集风风道墙北地区，如哈密七角井、茫崖、朱日和、格尔木托托的长度等于进风口宽度的一半即可做到)。风力河、五道梁、野牛岭等许多地方，以及台湾金门、东发电机风轮安装在出风El位置，即可使风轮进风沙岛等不少地区，均具有与平潭相似的盛行风单速度达到进风口自然风速度的2倍(以2倍为一主风向特征。例)，从而实现大大提高风力发电机单机功

8、率的目本装置非常适用于东南沿海的部分海岸陆的。利用自然风的流体连续性原理，通过工程手域与岛屿地区，以及东北、华北、西北北部如内段，实现风速倍增，从设计基础上突破了风力发电蒙、甘肃、新疆等三北地区的部分地区。当然，机大型化