CN110159488A - 提高发电效率的风机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风力发电技术领域，涉及提高发电效率的风机系统。提高发电效率的风机系统包括基桩、第一风力发电机和第二风力发电机；第一风力发电机和第二风力发电机均设置在基桩上，且在迎风转动时，第一风力发电机和第二风力发电机的转向相反，以减小风力发电机的尾流影响范围。第一风力发电机和第二风力发电机在迎风时反向转动，使第一风力发电机和第二风力发电机各自产生的尾流相互打乱，从而减小第一风力发电机和第二风力发电机产生的尾流影响范围，从而能够减小相邻两座基桩之间的距离，即在单位面积上可以设置更多的风力发电机组，从而提高单位面积的发电效率。

Description

提高发电效率的风机系统
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体而言，涉及提高发电效率的风机系统。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×10^9MW，其中可利用的风能为2×10^7MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
尾流效应的存在会导致风电场下风向风能减少，流场湍流度增加。坐落在下风向的风电机组的风速低于坐落在上风向的风电机组的风速，风电机组相距越近，前面风电机组对后面风电机组风速的影响越大，现有技术中尾流的影响范围是叶片直径的20倍以上，因此导致单位面积上可安装的风机数量较小，从而会影响风电机组的发电效率。
因此，提供一种提高发电效率的提高发电效率的风机系统成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高发电效率的风机系统，以缓解现有技术中单位面积发电效率低的技术问题。
本发明实施例提供了一种提高发电效率的风机系统，包括基桩、第一风力发电机和第二风力发电机；
所述第一风力发电机和所述第二风力发电机均设置在所述基桩上，且在迎风转动时，所述第一风力发电机和所述第二风力发电机的转向相反，以减小所述风力发电机的尾流影响范围。
本发明实施例提供的第一种可能的实施方式，其中，上述第一风力发电机和所述第一风力发电机两者的叶片的安装方向相反。
本发明实施例提供的第二种可能的实施方式，其中，上述第一风力发电机的旋转中心与所述第二风力发电机的旋转之间的距离为L1，所述第一风力发电机和所述第二风力发电机两者的旋转直径均为 L2，且L1与L2的比值在1.1-3之间。
本发明实施例提供的第三种可能的实施方式，其中，上述尾流的影响范围与所述叶片旋转直径之间的比值在8-20之间。
本发明实施例提供的第四种可能的实施方式，其中，上述尾流的影响范围与所述叶片旋转直径之间的比值为10。
本发明实施例提供的第五种可能的实施方式，其中，上述转向相反的所述第一风力发电机和所述第二风力发电机两者共同工作的发电量相比转向相同的所述第一风力发电机和所述第二风力发电机两者单独工作的发电量增加8-15％。
有益效果：
本发明实施例提供了一种提高发电效率的风机系统，包括基桩、第一风力发电机和第二风力发电机；第一风力发电机和第二风力发电机均设置在基桩上，且在迎风转动时，第一风力发电机和第二风力发电机的转向相反，以减小风力发电机的尾流影响范围。第一风力发电机和第二风力发电机在迎风时反向转动，使第一风力发电机和第二风力发电机各自产生的尾流相互打乱，从而减小第一风力发电机和第二风力发电机产生的尾流影响范围，从而能够减小相邻两座基桩之间的距离，即在单位面积上可以设置更多的风力发电机组，从而提高单位面积的发电效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的提高发电效率的风机系统的整体机构示意图；
图2为本发明实施例提供的提高发电效率的风机系统和现有技术中单一风机的旋转驱动力矩的数据图。
图标：100-基桩；200-第一风力发电机；300-第二风力发电机；400-叶片。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
如图1所示：
本发明实施例提供了一种提高发电效率的风机系统，包括基桩 100、第一风力发电机200和第二风力发电机300；第一风力发电机 200和第二风力发电机300均设置在基桩100上，且在迎风转动时，第一风力发电机200和第二风力发电机300的叶片400转向相反，以减小风力发电机的尾流影响范围。
第一风力发电机200和第二风力发电机300在迎风时反向转动，使第一风力发电机200和第二风力发电机300各自产生的尾流相互打乱，从而减小第一风力发电机200和第二风力发电机300产生的尾流影响范围，从而能够减小相邻两座基桩100之间的距离，即在单位面积上可以设置更多的风力发电机组，从而提高单位面积的发电效率。
本实施例的可选方案中，第一风力发电机200和第一风力发电机300两者的叶片400的安装方向相反。
本实施例的可选方案中，第一风力发电机200的旋转中心与第二风力发电机300的旋转之间的距离为L1，第一风力发电机200和第二风力发电机300两者的旋转直径均为L2，且L1与L2的比值在 1.1-3之间。
本实施例的可选方案中，尾流的影响范围与叶片400旋转直径之间的比值在8-20之间。
本实施例的可选方案中，尾流的影响范围与叶片400旋转直径之间的比值为10。
当风力吹动第一风力发电机200上的叶片400和第二风力发电机300上的叶片400时，第一风力发电机200上的叶片400和第二风力发电机300上的叶片400两者的转动方向相反，在两者转动时，两者转动时产生的漩涡会相互抵消，从而减小尾流的影响范围 (在现有技术中，基桩100上设置单个风力发电机，并且风力发电机在工作时会形成规则的漩涡结构，使得尾流影响范围很大)；通过这样的设置，本实施例提供的单个基桩100上的两个风力发电机产生的尾流为叶片400旋转直径的10倍，即尾流影响范围为叶片400旋转直径的10倍(而在现有技术中，尾流影响范围至少是叶片 400旋转直径的20倍)。从而在规划基桩100安装位置时，本实施例提供的提高发电效率的风机系统能够使单位面积提高一倍的基桩 100安装数量，从而提高了单位面积的风力发电量。
其中，第一风力发电机200和第一风力发电机300两者的叶片 400的安装方向相反指的是，在安装第一风力发电机200和第一风力发电机300两者的叶片400时，例如：安装在第一风力发电机 200上的叶片400的较尖的一端朝上，较钝的一端朝下；安装在第二风力发电机300上的叶片400的较尖的一端朝下，较钝的一端朝上。
而且，在同等条件下，单个基桩100上安装两个风力发电机，且风力发电机转向相反，两风力发电机对基桩100的推力为F1；单个基桩100上安装两个风力发电机，且风力发电机转向相同，两风力发电机对基桩100的推力为F2，F1＝0.65F2，通过这样的设置，能够加大的减小风力发电机对基桩100的稳定性要求。
并且，在同等条件下，单个基桩100上安装两个风力发电机，且风力发电机转向相反，两风力发电机对基桩100的扭矩为T1；单个基桩100上安装两个风力发电机，且风力发电机转向相同，两风力发电机对基桩100的扭矩为T2，T1＝0.55T2，通过这样的设置，能够加大的减小风力发电机对基桩100的稳定性要求
需要指出的是，因为在同一基桩100上，第一风力发电机200 和第二风力发电机300反转，两者对基桩100产生的推力和扭矩能够相互抵消一部分。
转向相反的第一风力发电机200和第二风力发电机300两者共同工作的发电量相比转向相同的第一风力发电机200和第二风力发电机300两者单独工作的发电量增加8-15％。
当第一风力发电机200和第二风力发电机300正面迎风时，由于两台风机间的存在狭管效应，因此能够使风速增大，从而两台风力发电机的发电量增高，与两风机不对转的情况进行相比，发电量能够增加8％-15％。
如图2所示，例如，在第一风力发电机200和第二风力发电机 300均采用相同的风机时，在额定工况下：单台风机(第一风力发电机200或者第二风力发电机300单独放置在基桩上工作)旋转一周时，单台风机所受的旋转驱动力矩(图2中的实线，其中点划线为平均值)；双机对转(第一风力发电机200和第二风力发电机 300设置在同一基桩100上)旋转一周时，单台风机所受的旋转驱动力矩(图2中虚线，其中点划线为平均值)。因此将第一风力发电机200和第二风力发电机300设置在同一基桩，且两者转向相反时，双机对转中的单台风机(第一风力发电机200和第二风力发电机300)受到的旋转驱动力矩较现有技术中的单台风机单独工作受到的旋转驱动力矩增加了33％，因此能够极大的提高风机的发电效率，即提高风机的发电量。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种提高发电效率的风机系统，其特征在于，包括：基桩、第一风力发电机和第二风力发电机；
所述第一风力发电机和所述第二风力发电机均设置在所述基桩上，且在迎风转动时，所述第一风力发电机和所述第二风力发电机的转向相反，以减小所述风力发电机的尾流影响范围。
2.根据权利要求1所述的提高发电效率的风机系统，其特征在于，所述第一风力发电机和所述第一风力发电机两者的叶片的安装方向相反。
3.根据权利要求1所述的提高发电效率的风机系统，其特征在于，所述第一风力发电机的旋转中心与所述第二风力发电机的旋转之间的距离为L1，所述第一风力发电机和所述第二风力发电机两者的旋转直径均为L2，且L1与L2的比值在1.1-3之间。
4.根据权利要求3所述的提高发电效率的风机系统，其特征在于，所述尾流的影响范围与所述叶片旋转直径之间的比值在8-20之间。
5.根据权利要求4所述的提高发电效率的风机系统，其特征在于，所述尾流的影响范围与所述叶片旋转直径之间的比值为10。
6.根据权利要求1所述的提高发电效率的风机系统，其特征在于，转向相反的所述第一风力发电机和所述第二风力发电机两者共同工作的发电量相比转向相同的所述第一风力发电机和所述第二风力发电机两者单独工作的发电量增加8-15％。
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