CN205025692U - 一种风力发电系统 - Google Patents

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李娜
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Abstract

本实用新型提供了一种风力发电系统，包括第一风力发电机(1)、第二风力发电机(2)和电力驱动装置，其特征在于：所述第二风力发电机(2)通过所述电力驱动装置为所述第一风力发电机(1)提供动力以克服阻碍第一发电机风轮转动的静摩擦力。本实用新型解决了现有大型风力发电机存在的因其风轮启动需要克服较大静摩擦力，从而风能利用率低的技术问题，使得大型风力发电机在瞬时风速不高的情况下，也可以正常发电，提高了风能利用率，具有广阔的应用前景。

Description

一种风力发电系统
技术领域
本实用新型涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风力发电系统。
背景技术
风力发电机是一种借助风力使风轮叶片旋转切割磁力线产生电流的技术方案。目前，虽然风力发电在电力行业所占份额不大，但是风能属于取之不尽用之不竭的可再生资源，又存在无污染、节能环保等特点，风力发电领域依然受到越来越多的关注。随着风力发电设备风能利用率的提高，相关产能占比必将大大提高。
目前，现有技术中关于风力发电设备的研发，主要集中在风力过大时对风力发电机的保护措施上。如借助“侧翼实现风轮侧偏调速”等三种方法。
进一步说，假设使得风力发电机正常运转发电时需要的风力为F(这种自然风的风力由风速决定，设为V)，当发电机风轮叶片正常旋转后，对叶片转速和电力大小的调节较易解决。因为风力越大，风轮叶片旋转越快，其运动旋转部位的阻力也越大，此时，发电机自身能够对风轮转速和旋转部件的阻力能形成一种“平衡”，尽管可能产生电压随风力F(风速V)变化忽大忽小的问题，但是，电压起伏变化只需要在相关电能输入电网时进行恒压处理即可解决；当风力过大时，如上文所述采取“侧翼”实现风轮侧偏调速和利用“偏心”的办法进行调速或借助某种机构利用风轮叶片的离心力改变浆距或借助某种机构在浆叶上增大其阻力等三种方法均可实现调速并对风力发电机自身得以保护。
然而，风力发电机旋转部位的静摩擦力远大于正常运行时的“圆周型”滑动摩擦力，此时，假设风力发电机正常旋转所需的“平均风力”为F(“平均风速”为V)时，通常在风力F(风速V)的一段区间内的风均不能使风力发电机正常运转，从而使大量的相对稳定的风被白白浪费。只有当某一股瞬时风大于风轮转轴的静摩擦力时，风轮才能克服静摩擦力正常旋转；然而自然风条件下，会经常出现以下的状况：风轮运行一段时间后风力风速变小使风力发电机不能旋转自然停下，此时，必须等再等一股瞬时强风使之吹动起来，再次克服强静摩擦力，才能使其风轮再次旋转，正常工作。因此，在瞬时风力不达标的情况下，风力发电机将处于不工作状态，从而浪费了大量风能，不利于提高风能利用率。
实用新型内容
为了克服现有技术中存在的因风力发电机旋转部位的较大静摩擦力导致普通风力发电机风能利用率低的技术问题，本实用新型提供一种风力发电系统。
本实用新型所述风力发电系统具体技术方案如下：
包括第一风力发电机1、第二风力发电机2和电力驱动装置，所述第二风力发电机2通过所述电力驱动装置为所述第一风力发电机1提供动力，以克服阻碍第一发电机风轮转动的静摩擦力，从而使得第一风力发电机正常运转。
优选地，本实用新型所述电力驱动装置设有转速测控装置，当所述第一风力发电机风轮正常运转时，所述转速测控装置自动切断所述第二风力发电机2提供的电力供应；当第一风力发电机风轮停止运转或转速低于某一预设值时(可以根据当地自然环境条件，和风力发电机本身的功率来综合确定)，所述转速测控装置自动接通第二风力发电机提供的电力供应。其中风速测控装置可选用常规传感器和继电器相结合的方式，具体型号和链接方法，可以根据大型风力发电机的型号，安装区域，需要的温度、压强等环境条件来具体确定，均是通过现有技术可以实现的。
优选地，本实用新型所述电力驱动装置可设于所述第一风力发电机1的机舱内；其中，所述电力驱动装置为一发电机，所述发电机通过带动设于第一发电机风轮轴上的齿轮，从而克服阻碍第一发电机风轮转动的静摩擦力。所述电力驱动装置，也可以根据相关环境条件的具体应用需要，选择其他合适的驱动设备。
优选地，所述第二风力发电机2设于与所述第一风力发电机1具有相同标高的任一位置。具体来说，当第一风力发电机1的位置确定之后，第二风力发电机的安装位置可以根据有利于第一风力发电机的原则进行选择。
优选地，所述第二风力发电机2设有两路电力输出，其中一路电力输出为所述电力驱动装置供电，另一路电力输出接入电网。从而，第二风力发电机产生的多余电能，可以并入电网，在保证第一风力发电机正常供应的情况下，实现对风能的最大化利用。
所述第二风力发电机2风轮直径小于所述第一风力发电机1的风轮直径。第二风力发电机的具体直径大小，可以根据第一风力发电机所安装地区的常规气候条件，从最大程度保证第一风力发电机的目标出发，来具体确定；优选地，所述第二风力发电机2风轮叶片直径为0.5至1米。
所述第二风力发电机2风轮叶片厚度小于所述第一风力发电机1风轮叶片厚度。第二风力发电机2风轮叶片厚度可以根据预安装地区的风力条件，采用更薄的叶片，使其过流面相对大些从而旋转更容易。
优选地，所述第二风力发电机2风轮为2或3叶片风轮；所述第一风力发电机1风轮为2或3叶片风轮。
在与第一风力发电机(大型风力发电机，可以根据实际情况确定叶片直径，厚度等参数)相同标高处，再安置一个直径较小的小型风力发电机，该小型发电机直径小，叶片相对薄，易于更换。当风力达到F(风速V)时，“小型发电机”先旋转进来，“助推”大型风力发电机克服风轮自身的静摩擦力，从而使其在多数情况下均能更好的利用风力。当正式的风力发电机正常运转后“小型发电机”的供电方式自动切除，此时它所发的电和正式风力发电机所发电力一并归入电网。为了保护小型发电机运行安全，背景技术中所述的三种保护手段可以同时运用到所述小型发电机上。
由于第二风力发电机风轮较小，叶片更薄，从而其整体质量变小(虽然迎风断面成线性减少了)但因此叶片薄质量小，使其惯性小的更多，所以这个“小风力发电机”总是易于“先”旋转起来，用它发的电助推正式发电机克服其静摩擦力。
本实用新型解决了现有大型风力发电机存在的因其风轮启动需要克服较大静摩擦力，从而风能利用率低的技术问题，使得大型风力发电机在瞬时风速不高的情况下，也可以正常发电，提供了风能利用率，使得大型风力发电机在相同外界环境条件下，产生的电能更多，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型硬件逻辑关系示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型技术方案更容易理解，现结合附图采用具体实施例的方式，对本实用新型的技术方案进行清晰、完整的描述。应当注意，在此所述的实施例仅为本实用新型的部分实施例，而非本实用新型的全部实现方式，所述实施例只有示例性，其作用只在于为审查员及公众提供理解本实用新型内容更为直观明了的方式，而不是对本实用新型所述技术方案的限制。在不脱离本实用新型构思的前提下，所有本领域普通技术人员没有做出创造性劳动就能想到的其它实施方式，及其它对本实用新型技术方案的简单替换和各种变化，都属于本实用新型的保护范围。
如图1所示，本实用新型所述硬件逻辑关系示意图。图中第二风力发电机2通过所述电力驱动装置为所述第一风力发电机1提供动力以克服阻碍第一发电机风轮转动的静摩擦力，从而使得第一风力发电机正常运转。所述电力驱动装置设有转速测控装置，当所述第一风力发电机风轮正常运转时，所述转速测控装置自动切断所述第二风力发电机2提供的电力供应；当第一风力发电机风轮停止运转或转速低于某一预设值时，所述转速测控装置自动接通第二风力发电机提供的电力供应。其中风速测控装置可选用常规传感器和继电器相结合的方式，具体型号和链接方法，可以根据大型风力发电机的型号，安装区域，需要的温度、压强等环境条件来具体确定，均是通过现有技术可以实现的。所述电力驱动装置可设于所述第一风力发电机1的机舱内；其中，所述电力驱动装置为一发电机，所述发电机通过带动设于第一发电机风轮轴上的齿轮，从而克服阻碍第一发电机风轮转动的静摩擦力。所述电力驱动装置，也可以根据相关环境条件的具体应用需要，选择其他合适的驱动设备。所述第二风力发电机2设于与所述第一风力发电机1具有相同标高的任一位置。具体来说，当第一风力发电机1的位置确定之后，第二风力发电机的安装位置可以根据有利于第一风力发电机的原则进行选择。所述第二风力发电机2设有两路电力输出，其中一路电力输出为所述电力驱动装置供电，另一路电力输出接入电网。从而，第二风力发电机产生的多余电能，可以并入电网，在保证第一风力发电机正常供应的情况下，实现对风能的最大化利用。所述第二风力发电机2风轮直径小于所述第一风力发电机1的风轮直径。第二风力发电机的具体直径大小，可以根据第一风力发电机所安装地区的常规气候条件，从最大程度保证第一风力发电机的目标出发，来具体确定；优选地，所述第二风力发电机2风轮叶片直径为0.5至1米。所述第二风力发电机2风轮叶片厚度小于所述第一风力发电机1风轮叶片厚度。第二风力发电机2风轮叶片厚度可以根据预安装地区的风力条件，采用更薄的叶片，使其过流面相对大些从而旋转更容易。所述第二风力发电机2风轮为2或3叶片风轮；所述第一风力发电机1风轮为2或3叶片风轮。

Claims (10)

1.一种风力发电系统，包括第一风力发电机(1)、第二风力发电机(2)和电力驱动装置，其特征在于：所述第二风力发电机(2)通过所述电力驱动装置为所述第一风力发电机(1)提供动力以克服阻碍第一发电机风轮转动的静摩擦力。
2.根据权利要求1所述的风力发电系统，其特征为：所述电力驱动装置设有转速测控装置，当所述第一风力发电机风轮正常运转时，所述转速测控装置自动切断所述第二风力发电机(2)提供的电力供应；当第一风力发电机风轮停止运转或转速低于某一预设值时，所述转速测控装置自动接通第二风力发电机提供的电力供应。
3.根据权利要求1或2所述的风力发电系统，其特征在于：所述电力驱动装置设于所述第一风力发电机(1)的机舱内；其中，所述电力驱动装置为一发电机，所述发电机通过带动设于第一发电机风轮轴上的齿轮，从而克服阻碍第一发电机风轮转动的静摩擦力。
4.根据权利要求1或2所述的风力发电系统，其特征为：所述第二风力发电机(2)设于与所述第一风力发电机(1)具有相同标高的任一位置。
5.根据权利要求3所述的风力发电系统，其特征为：所述第二风力发电机(2)设于与所述第一风力发电机(1)具有相同标高的任一位置。
6.根据权利要求1、2或5中任一权利要求所述的风力发电系统，其特征为：所述第二风力发电机(2)设有两路电力输出，其中一路电力输出为所述电力驱动装置供电，另一路电力输出接入电网。
7.根据权利要求1、2或5中任一权利要求所述的风力发电系统，其特征为：所述第二风力发电机(2)风轮直径小于所述第一风力发电机(1)的风轮直径；所述第二风力发电机(2)风轮叶片直径为0.5至1米。
8.根据权利要求6所述的风力发电系统，其特征为：所述第二风力发电机(2)风轮直径小于所述第一风力发电机(1)的风轮直径；所述第二风力发电机(2)风轮叶片直径为0.5至1米。
9.根据权利要求1、2、5或8中任一权利要求所述的风力发电系统，其特征为：所述第二风力发电机(2)风轮叶片厚度小于所述第一风力发电机(1)风轮叶片厚度。
10.根据权利要求1、2、5或8中任一权利要求所述的风力发电系统，其特征为：所述第二风力发电机(2)风轮为2或3叶片风轮；所述第一风力发电机(1)风轮为2或3叶片风轮。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI593880B (zh) * 2016-10-07 2017-08-01 徐子圭 噴氣扇輪及具有該噴氣扇輪之發電裝置

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