一種創(chuàng)新風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)設(shè)計:性能優(yōu)越,結(jié)構(gòu)簡單,價格低廉,維護(hù)方便,全部國產(chǎn),自主知識產(chǎn)權(quán)。
1、風(fēng)機(jī)選用
選擇垂直軸達(dá)里厄風(fēng)機(jī)(Darrieus)。與水平軸風(fēng)機(jī)相比有以下優(yōu)點:
(1)葉片受力均勻,大風(fēng)中不易折斷。葉片是等截面,無彎矩應(yīng)力,只有拉應(yīng)力。工藝性好。用玻璃絲布與環(huán)氧樹酯手工表糊工藝,很容易加工生產(chǎn)。可以用多段直葉片,到工地后拼裝成整體葉片或不同尺寸的風(fēng)機(jī)葉輪,省去了制造大型模具的投資和工期,方便運輸,而且維修方便。大幅度降低運行維修用費。
(2)不要調(diào)向系統(tǒng),可接受任何方向風(fēng)能
(3)不要節(jié)距調(diào)節(jié)系統(tǒng)。葉片固定。
(4)不要桿塔,發(fā)電機(jī)低位布置。便于維護(hù)。重心低,力學(xué)穩(wěn)定性好。
(5)翼型選用美國宇航局公布的N.A.C.A系列翼型。升力型風(fēng)機(jī)。這是當(dāng)今較先進(jìn)的雙面對稱翼型。資料表明最大的升阻比達(dá)到200。美國波音公司從727到747許多大型客機(jī)的機(jī)翼均用此翼型。有較好的空氣動力學(xué)特性。
2、除去升速齒輪箱
采用升速齒輪箱的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有39%的能量耗損在齒輪箱上。垂直軸可以去掉齒輪箱,采用多極超低速發(fā)電機(jī)的辦法。對于垂直軸達(dá)里厄風(fēng)機(jī),由于發(fā)電機(jī)裝在底部,這就可以采用超重量,大直徑的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子,還可起到使轉(zhuǎn)速平穩(wěn)勻均的作用。大飛輪還對達(dá)到飛逸轉(zhuǎn)速的時間延長,這對于啟動各種危機(jī)保安措施有利。也使垂直軸達(dá)里厄風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),動態(tài)穩(wěn)定性提高。
3、發(fā)電機(jī)及電氣系統(tǒng)
發(fā)電機(jī)選擇鑄鋁鼠籠轉(zhuǎn)子型式的多極超低速感應(yīng)電動機(jī)。不采用変流器即可實現(xiàn)変化風(fēng)速下并網(wǎng),向電網(wǎng)送出恆頻恆壓電能。打破外商在變流器關(guān)鍵器件的壟斷。使風(fēng)力發(fā)電成本大幅下降
選擇異步機(jī)有如下特點:
(1)結(jié)構(gòu)簡單,運行可靠,價格低廉。
(2)感應(yīng)電動機(jī)作異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運行,不要復(fù)雜的監(jiān)控儀表及操作程序。并網(wǎng)就像開啟電動機(jī)一樣簡便。成本下降
垂直軸達(dá)里厄風(fēng)機(jī)與異步發(fā)電機(jī)組成的并網(wǎng)運行系統(tǒng)中,利用異步機(jī)的可逆原理,既可做電動機(jī)又可做發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)兼做啟動電機(jī)。
(3)不用昂貴的變流器,不僅大幅降低成本,而且避免了因変流器產(chǎn)生的高頻干憂使電力系統(tǒng)載波通訊產(chǎn)生誤碼。
通過對達(dá)里厄風(fēng)機(jī)Darrieus配異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運行方式進(jìn)行大量計算分析后,證實用達(dá)里厄風(fēng)機(jī)與異步發(fā)電機(jī)自身特性的配合實現(xiàn)隨風(fēng)速與向電網(wǎng)送電自平衡,且無需擔(dān)心發(fā)電機(jī)過載。該結(jié)論在大型風(fēng)洞實驗與野外自然風(fēng)實驗中得到驗證。固定葉片無節(jié)距調(diào)節(jié)系統(tǒng)能實現(xiàn)以上目標(biāo)是最可貴的特性。
(4)異步機(jī)并網(wǎng)運行時,可利用調(diào)峰電站減少有功功率輸出,而多發(fā)的無功電流,給風(fēng)力發(fā)電的異步機(jī)提供勵磁電流。對調(diào)峰電站來說,即沒有能量損失,發(fā)電機(jī)也不會過載。最大限度地提高設(shè)備利用率。
(5)“多負(fù)載線匹配方法”展寬了可發(fā)電風(fēng)速。而不用昂貴的變流器。并提高了低風(fēng)速時的發(fā)電效率。
4、結(jié)論
本垂直軸達(dá)里厄風(fēng)機(jī)系統(tǒng)與水平軸系統(tǒng)比較,由于系統(tǒng)簡化,造價僅為其1/3;而發(fā)電量為其1.666倍(由于除去升速齒輪箱)。綜合投資效益提高到五倍。
產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用
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