[00042843]新一代风力发电机 中国创造

风能与利用 空气受太阳辐射，地球表面各处气温变化不同，空气中水蒸气的含量不一样，而形成气压的差异，高压区空气沿水平方向向低压区流动，即形成风，称为自然风源。空气流动所具有的运动动能称为风能。 沿海风能与利用: 人类利用海上风能起源于远古时期，风帆就是成功的范例。人类利用风帆锁定风源，获取风源中的全部能量推动庞大的船体前进。可以认为这种技术以将风能利用率发挥至顶点。后叙可验证。 陸地风能与利用: 人类利用陆地风能起源于十世纪，波斯就出现了水平轴旋转的风 磨，即以风车获取风能为动力，替代人工的磨坊。 陆地风能发电: 利用风能作为发电动力，源于丹麦19世纪末的一项风力发电计划。从此人类就认识了这种可再生的新能源，风能。 20世纪初，德国物理学家拜茨，对这种风能利用技术从理论上进行论证，并写出首部风能专著，在风能书中根据叶轮的形式与叶片构造原理首次写明叶轮技术获取风能的计算公式，称为拜茨定律。书中指出，采用叶轮式风力机只能把不足16/27（59%）的风源动能转化为机械能，这是拜茨定律对叶轮式风力机获功率所下定论。并说明风能一书中的风能计算公式只适应叶轮技术。 风帆这种更早的风能利用技术为什么沒有专家学者来论证，可 以说在学者们的眼中，风帆只是风源利用的一种方法，而非技术。我并不这样认为，只是风帆利用风源的方法太直观了，风大风的能量就大船行就快，风小风的能量就少船行就慢，用不上什么方程式来推算，只要学者们能有方法论证每级自然风源中，毎立方米风源所含的能量是多少，乘以面积、风速与空气质量，风帆技术的风源利用率有多高不就一目了然吗。远古时代发明的风帆技术有这么高的风能利用率，真是奇迹。只是风帆作为一种阻档风源的工具，直接利用风的力量推动风帆带动大船前进。这种风帆技术用途单一只适应水上船只利用，预测风向是关键，不然无法到达目的地。 十年前所构思的新风能利用技术，我把它称为面式风能吸取法，此法与风帆技术的风能吸取方法相式，技术方案可就是两样了。新技术方案是依据风源特性而设计，其关键技术是风能利用，研发就从能转换机开始，批准的发明专利称为敞开复合型风力能量转換机。新机型适应多个领域使用，它与发电机组合构成风力发电机组只是其中的一项。 新技术带来新理念，国际风能的计量单位为kg/m³，可以确定风能是以每立方米的自然风源所含多少公斤力来记算。已知迎风面积.每秒风速与空气的质量是多少，相乘所得数据再乘kg/m³的数据，准确的理论风能含量质就可算出。上述有一个关键词，风能的计量单位为kg/m³，是必备条件。这可与风电设备有直接关系，可以这样理解，能量转換时转換机必须能锁定风源，而且还必须以立方米形式才能应用此公式计算。可确认当今应用的叶片式风力发电机无法满足此条件。而远古的风帆技术完全満足此条件，原因就是风帆技术采用的是面式吸取风能法，确与国际公认风能的计量单位算法相同，这是奇迹吗？我不这样认为，只能证明风能的转换只有面式风能吸取法，才能将自然风源中的全部能量展现出来。上述都是讲自然风源与利用。可再生能源风能，实际上可以被利用只是其中很小一部份。而风电电能质量差是自然风源的特性决定的。但采用面式吸取风能法的新技术的机型有办法改变风源特性，提高风电电能质量。叶轮式风力机将无法弥补。 风能新概念 除自然风源外还有一种风源一直被人类废弃，两个字就可概括，让大家想想。这种风源我把它称为人造风源。人类消费大量的石化能源，但是它又制造了很多清洁能源，把人类称为能量转換机就不为过了。人造风源其稳定性更优于自然风源，可被利用量将大于自然风源，因为我们提取的是高风速时段的风能。如风源＞20m/s获取量更大， 上述风源只有我独创的能转换机其多样化特性才能被利用。 新技术 风能利用其关键技术是能量转换机，风源利用率与能量转换率是判定风能利用技术优劣的关键性指标。风源利用率多与少又与风能吸取方法有很大的关系。能量转换率高与低取决于叶轮的形式和叶片构造原理是否能锁定风源。风电电能质量好与差跟风源特性有直接的关系。殊多的因素不能很好的综合论证调整，这种技术都不能称为成熟的技术。 十年前是上述原因使我选择创新之路。空白一片从何处开始，研发主攻关键技术，能量转换机，不作风力发电整机研发，有几个原因；一是考虑能量转换机多用性。二是研发以风能获取量为突破口，将获事半功倍的效果。三是用新机型释诠最初构思中的疑点。新技 术被授予发明专利，我称该机型为敞开复合型风力能量转換机。最后的结果将证明，最初的选择是正确的。 新技术构思→技术方案→样机→试验→改进→技术升级我都亲自动手，研发与设备制造一条龙从不脱节。新机型更注重其实用价 值，以新技术在风电领域应用为例。 新是该技术的最大特点: Ⅰ独特的构造: ⒈风能的获取分两步完成，先聚风，后转换能量。优点:准确控制做功风源。 ⒉风力能量转换机由复合式风力接收器、敞开型能量转換机、液压式风力调整器、机座四大部件组合而成。风力接收器的出口全部覆盖在量转換机周边。优点: 确保做功风源全部被利用。机座可安装其它辅助没备，安装、维修人员行走方便又安全。 ⒊斗轮设计是世界独创，风斗是矩形斗状大容量的容器，它以立方米的形式获取风源。优点: 只有这种获功方法才符合国际风能计量标准Kg/m3。理论上讲风能转換率将达到100﹪。 Ⅱ风源利用: ⒈风力接收器设计为锥形壳体，进风口整个面积内的自然风源以压缩的形式由弱转强，以最隹的攻角全部做功于能量转換机。我称这种风源利用方式为面式风能吸取法。优点: 风源利用率可达到100﹪。 ⒉新风源: 人类发展消费大量的石化资源，有些设备在消费石化资源的同时又制造出大量的附属产品。我把它称为人造风源。优点:拓展新风源与新机型的多样性。以可被利用的风能量来判断，人造风源将大于自然风源。 Ⅲ效益： ⒈敞开复合型风力能量转換机整机采用钢结构设计。不但简化了生产制造工艺，还节约了前期设备资金的投入。优点: 省钱实用性强。 ⒉钢构件制造工艺简单，加工精度要求不高，生产周期短。优点:适合大批量生产。 ⒊风电场都是地处边远的大西北，还有孤独的海岛，路况较差，修路与运费支出也不小，钢构件制造所需设备不多，可在风电场内生产加工，这样更加凸显新机型的优越性。优点：现场制造。 以上三个方面阐述从理论上讲，以实现新技术中的初级阶设定目标：风能利用量的突破。也验证新机型更注重其实用价值。 新技术中的中级与高级技术在此只作简单介绍。由于新机型风源利用率很高，能量转換率強，新技术中的中级补偿技术才能成立。高级技术目前以完成初、中级技术合壁。试验在无风的室内进行。 风能利用技术PK: 人类的发展需要大量的可再生能源。在众多的清洁能源中，风能获取是最廉价的能源。当今的风电技术可以认为不是成熟的技术。不然，人们不会称风电为劣质能源。要改变目前风电行业技术落后现状只有创新。 外国学者不是认为中国在新能源领域无原创发明吗，我们要证明给他们看，中国在新能源领域的研发不比他们慢。单从风能利用技术的角度进行对比，其技术的优、劣不就知道了。 为推动风电行业持速发展，欢迎国内外风电行业的专家与研发机构、制造商用自己的先进技术参与竞赛。国内外关心爱好风电事业的朋友都是评论员。目地：用科学的风能利用技术，将风能真正改变成为未来世界的主要能源之一。 风力发电设备其终端产品是风电，风电电能质与量就是判定风能利用技术成熟度两大关键性指标，就以风能利用率、风电电能质量、实用性三个方面来考核。因为我对其它的新风能利用技术不太了解，就以目前主流产品叶轮技术为例。叶轮技术是靠三叶片吸取风能，为方便叙述，把它简称为片式风能吸取法。 Ⅰ风能利用率： ⒈风能吸取方法： 片式风能吸取法是靠三叶片吸取风源，若大一个掠扫面三叶片所占面积小于10%，需2㎡的自然风源才能获取1KW能量。优点，叶轮三叶片同叶受功。缺点，风源利用率太低所需叶轮直径就很大，这一缺陷是技术自身所带的，是无法弥补的。 面式风能吸取法是靠风力接收器聚风，进风口整个面积内的风源全部被利用。优点，风源利用率高达100%，体积相对较小，迎风面全部是线形接触阻力很小。缺点，以斗轮受功情况判定，只有一个受功角而且还小于90°，风力接收器设计两个成复合式就可弥补这个缺陷。 ⒉能量转换率: 片式风能吸取法是风源吸取与能量转换同步完成，风源掠扫叶面而过，叶片的构造形式又无法锁是风源，更谈不上以立方米的形式锁定风源。缺点，能量转换率肯定不高，轴向阻力大。这一缺陷是叶片构造原理造成，是无法弥补的。 面式风能吸取法是先聚风，后转换能量。风力接收器的出口全部覆盖在量转換机斗轮周边，保证全部风源以最佳攻角授功于风斗，大容量的风斗以立方米的形式锁定全部风源，做径向旋转，获取风源中的全部能量。优点，斗轮转换能量方式才符合国际风能计量标准 Kg/m3，能量转换率将达到100%。。将阻力变为径向旋转力，整机受力状态极佳。 Ⅱ电能质量： 风源多变特性，直接影响风电电能质量。补偿是改变风源特性，提高风电质量唯一办法。补偿是风能利用技术中的新槪念，如风速小于额定风速，风速大于4米／S补偿才能成立。通过补偿达到衡定做功风法的目地。补偿自身就需耗能，所以要求被补偿的设备必须具备下例几个条件。 ⒈风源利用率高达100%。 ⒉。能量转换率将达到100%。 ⒊必须具备快速衡定做功风源的功能。 ⒋必须据有安装补偿设备的地方，还必须与叶轮或斗轮同步。 叶轮技术无法滿足上述仼何条件，所以风电电能质量无法指高。 新技术才能滿足上述仼何条件，才有希望改变风电电能质量。 Ⅲ实用性: ⒈构造原理: 目前主流叶轮式风力发电机，由于风能利用率低，导至叶轮、塔筒、发电机、增速机各部件都很庞大，整机重量超重。缺点: 运输设备、安装起吊机械路况等要求都高。 新一代风力发电机，由于风能利用率高，风力接收器、量转換机外形尺寸大幅度缩小，独特组合构造更显紧凑，布局更突出优化，大幅降低自身重量，优点，便于运输与安装，对风场路况要求不高。 ⒉整机设计: 叶轮式风力发电机，用材复杂，加工精度要求高，叶片、发电机还需专业厂家研发生产。缺点:前期专用设备投资大，制造工艺复杂，生产成本高。 新技术采用整机全钢构设计，不但优化了生产工艺，还缩短产品制造周期。优点，钢构件适合批量生产。大幅度降低制造成本，减少设备的投入。是典型的高效低耗产品。 ⒊适应性: 新一代风力发电机机型，可根据当地需求作大、小型化调整，只要有需求哪里都可安装该机型供电。 特别是孤独的海岛，路况较差或无路，钢构件制造所需设备不多，只要备一台100KW风力发电机运到风电场安装提供电源，就可实现在风电场内生产设备。这样更加凸显新机型的优越性。优点：现场制造。 新机型拓展在其它领域的应用更具特色，采用人造风源为动能。占不详叙。在适应性方面新技术与叶轮式风力发电机相比占决对的代差优势。 希望同行们对中国新一代风力发电机机型，提出宝贵意見。 谢谢各位同行的参于。 作者：张德良 2012年4日23日