CN201412270Y - 新型垂直旋转式风力发电系统 - Google Patents

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张宝全
申景泉
魏子杰
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Abstract

本实用新型提供一种垂直旋转式风力发电系统，包括发电机组，发电机组垂直安装，通过塔筒与地基连接，发电机组上还设有叶片；叶片轴对称形式分布。叶片是由叶片框架和叶片风门构成；所述的叶片风门根据风向自动控制调整开度，减小对风向的扰动而降低旋转阻力。垂直旋转风力发电系统采用了垂直轴、迎风向、轴对称多叶片的设计方式，提高了叶片的捕风能力。叶片在旋转一周的过程当中，垂直轴叶片的受力情况比较均衡，有益于叶片力学结构寿命的延长；垂直旋转风力发电系统对叶片的设计要求也没有水平轴风力发电系统那么苛刻，容易维护和安装，运行平稳，发电能力能够保证；更符合大功率直驱式的风力发电机组的发展趋势。

Description

新型垂直旋转式风力发电系统
技术领域
本实用新型属于风力发电技术领域，涉及一种垂直旋转风力发电系统。
背景技术
风力发电是当前最具有开发前景的绿色新能源之一，也是世界投资热点之一。现在国内外建立的大型风力发电场，基本都是采用了水平轴、上风向、三叶片的设计方式。尽管水平轴设计方式已经被大规模应用，但是这种水平轴风力发电系统还是有一些无法解决的缺点，具体表现为以下几个方面：
1、水平轴风力发电系统的叶片在旋转一周的过程当中，叶片受到重力和离心力的综合作用，由于离心力方向不断变化，所以叶片承受的是交变载荷，对于叶片力学结构寿命非常不利。
2、水平轴风力发电系统的叶片以及发电机都安装在塔筒的顶部，对于安装、维护都不是非常便利。
3、另外水平轴风力发电系统对于发展大功率直驱式的风力发电机组在空间上具有一定难度。
4、水平轴风力发电系统中对叶片的设计、制作工艺、材料都有着非常严格的要求，稍有偏差可能会导致机组的发电能力大幅下降。
水平轴风力发电系统虽然是现有应用最多的风力发电系统，但是由于上述缺陷的存在，随着风力发电持续发展，将会要求发电效率更高、工作条件降低、正常运行平稳的发电系统。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种新型垂直旋转风力发电系统，克服上述现有技术的缺点，该垂直旋转风力发电系统从风力发电的捕风原理出发重新设计了风力发电系统，降低了风能损失，提高平稳运行的能力。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的：
一种新型垂直旋转式风力发电系统，包括发电机组，发电机组垂直安装，通过塔筒与地基连接，发电机组上还设有叶片。
所述的叶片轴对称形式分布。
所述的叶片至少有3片。
所述叶片是由叶片框架和叶片风门构成。
所述的叶片风门根据风向自动控制调整开度，当叶片内侧正对风向时叶片风门完全闭合，当叶片外侧正对风向时叶片风门完全打开。
所述叶片风门从完全闭合到完全打开的循环，叶片风门逐步打开或闭合，减小对风向的扰动而降低旋转阻力。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
1、与现有水平轴风力发电系统的水平轴、上风向、三叶片的设计方式相比，垂直旋转风力发电系统采用了垂直轴、迎风向、轴对称多叶片的设计方式，叶片的捕风由机翼差压方式改变为动量变化方式，提高了叶片的捕风能力。
2、垂直旋转风力发电系统更符合大功率直驱式的风力发电机组的发展趋势。
3、垂直旋转风力发电系统的叶片在旋转一周的过程当中，垂直轴叶片的受力情况比较均衡，有益于叶片力学结构寿命的延长。
4、垂直旋转风力发电系统对叶片的设计要求也没有水平轴风力发电系统那么苛刻，容易维护和安装，运行平稳，发电能力能够保证。
附图说明
图1为垂直旋转风力发电系统的结构示意图；
图2为垂直旋转风力发电系统叶片工作示意图；
其中：1为发电机组；2为叶片；3为塔筒；4为地基；5为叶片框架；6为叶片风门。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述，所述是对本发明解释而不是限定。
参见图1，垂直旋转风力发电系统，包括发电机组1，发电机组1垂直安装，在叶片旋转的带动下发电；通过塔筒3与地基4连接，地基4为整个风力发电系统的基础支撑，塔筒3用来支撑发电机组1，使叶片达到足够的高度，捕捉更多的风能；发电机组上设有四片轴对称分布的叶片2。叶片2是由叶片框架5和叶片风门6构成，根据风向可以控制调整开度。
参见图2，叶片2是由叶片框架5和可以自动控制开闭的叶片风门6组成，由于是迎风型垂直安装，在叶片旋转一周捕捉风能发电时，叶片会迎向或逆向风向。本实用新型通过对叶片风门6根据风向可以控制调整开度来达到最大的捕风效果，以图2所示的风力发电叶片循环系统俯视图，从A到D的一个循环来具体说明：
在位置A时，由于叶片内侧正对风向，所以叶片风门完全闭合，可以捕捉最大的风能；从位置A经位置B到位置C时，叶片逐步打开，减小对风向的扰动从而降低旋转阻力；在位置C时，此时叶片外侧正对风向，叶片风门完全打开，把旋转阻力降到最低；从位置C经位置D到位置A时，控制叶片逐步闭合，降低旋转阻力和为捕捉风能做准备，至位置A完成一个周期循环。
上述垂直旋转风力发电系统的叶片的风门根据风向自动调整叶片风门的开度，从而在整体上保证了机组旋转阻力最低，对风能捕捉能力最高的特性。同时由于叶片是轴对称设计，相对于水平轴运行方式免除了偏航系统，提高了机组运行的稳定性。

Claims (6)

1、一种新型垂直旋转式风力发电系统，包括发电机组(1)，其特征在于，发电机组(1)垂直安装，通过塔筒(3)与地基(4)连接，发电机组(1)上还设有叶片(2)。
2、如权利要求1所述的垂直旋转风力发电系统，其特征在于，叶片(2)轴对称形式分布。
3、如权利要求1所述的垂直旋转风力发电系统，其特征在于，叶片(2)至少有3片。
4、如权利要求1所述的垂直旋转风力发电系统，其特征在于，叶片(2)是由叶片框架(5)和叶片风门(6)构成。
5、如权利要求4所述的垂直旋转风力发电系统，其特征在于，所述的叶片风门(6)根据风向自动控制调整开度，当叶片内侧正对风向时叶片风门完全闭合，当叶片外侧正对风向时叶片风门完全打开。
6、如权利要求5所述的垂直旋转风力发电系统，其特征在于，所述叶片风门(6)从完全闭合到完全打开的循环，叶片风门逐步打开或闭合，减小对风向的扰动而降低旋转阻力。
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