新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)

1、新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)MUCE新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)（H型）設(shè)計原理（參賽）針對目前眾多網(wǎng)友對新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)（H型）的設(shè)計原理比較感興趣，特在 此將部分設(shè)計原理以及技術(shù)指標(biāo)作詳細(xì)地闡述，希望能給各位朋友予以更深入地了解。最早的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一種圓弧形雙葉片的結(jié)構(gòu)（型或稱為達(dá)里厄），由于 其受風(fēng)面積小，相應(yīng)的啟動風(fēng)速較高，一直未得到大力發(fā)展，我國也在前幾年做了一些 嘗試，但效果始終不理想。針對一些朋友問及：為何當(dāng)初采用型設(shè)計而沒有用現(xiàn)在這 種H型結(jié)構(gòu)？實際上，這和科技的發(fā)展特別是電腦的發(fā)展密切相關(guān)的，由于H型垂直軸 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計需要非常大量的空氣洞力學(xué)計算以及數(shù)字模擬計算，采用人工的方

2、法 計算一次至少需要幾年的時間，而且不是一次計算就能得到正確的結(jié)果，所以在計算機(jī) 還不是很發(fā)達(dá)的年代，人們根本無法完成這一設(shè)計構(gòu)思。由于特殊應(yīng)用場合的需要，2001年我國率先開始了這項研究，并且在以后兩年的時 間里不斷對產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，在2003年初，產(chǎn)品走向成熟，并在海島以及邊疆大量采用以 這種新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)為主要設(shè)備的風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)。目前，世界上主要以MUCE公司和日本某公司為該產(chǎn)品的主要研發(fā)和生產(chǎn)單位。H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的技術(shù)原理：一、技術(shù)原理該技術(shù)采用空氣洞力學(xué)原理，針對垂直軸旋轉(zhuǎn)的風(fēng)洞模擬，葉片選用了飛機(jī)翼形形 狀，在風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時，它不會受到因變形而改變效率等；它用垂直直綁-5個葉

3、片組成，由 4角形或5角形形狀的輪轂固定、連接葉片的連桿組成的風(fēng)輪，由風(fēng)輪帶動稀土永磁發(fā)電 機(jī)發(fā)電送往控制器進(jìn)行控制，輸配負(fù)載所用的電能。該技術(shù)原理根據(jù)空氣片條理論，實際計算可選取垂直風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的切面進(jìn)行計算模 型，按葉片實際尺寸，每個葉片的旋轉(zhuǎn)軸心距離為N米；用CFD技術(shù)進(jìn)行模擬氣動系 數(shù)計算，計算原理采用離散數(shù)字方法求解翼形斷面的氣動力，用網(wǎng)格方法對雷諾數(shù)流動 渦量分布比較形成高雷諾數(shù)下對Navier-Stokes方程進(jìn)行數(shù)字模擬計算的原理結(jié)果。采用稀土永磁材料發(fā)電的原理，配套與空氣洞力學(xué)原理的風(fēng)輪，采用直驅(qū)式結(jié)構(gòu)進(jìn) 行旋轉(zhuǎn)發(fā)電。專利技術(shù)：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)（專利號：ZL20042008131

4、0.2）二、功率特性根據(jù)H型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速上升速度提高較快（力矩上升速度快），它的 發(fā)電功率上升速度也相應(yīng)變快，發(fā)電曲線變得飽滿。在同樣功率下，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī) 的額定風(fēng)速較現(xiàn)有水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)要小，并且它在低風(fēng)速運(yùn)轉(zhuǎn)時發(fā)電量也較大。三、結(jié)構(gòu)由于此種設(shè)計結(jié)構(gòu)采用了特殊空氣洞力學(xué)原理、三角形向量法的連接方式以及直驅(qū) 式結(jié)構(gòu)的原理，使得風(fēng)輪的受力主要集中于輪轂上，因此抗風(fēng)能力較強(qiáng)；此種設(shè)計的特 性還體現(xiàn)在對周圍環(huán)境的影響上，運(yùn)轉(zhuǎn)時無噪音以及電磁干擾小等特點使得新型垂直軸 風(fēng)力發(fā)電機(jī)優(yōu)越性非常明顯。目前，生產(chǎn)該類型垂直軸風(fēng)力發(fā)電電源系統(tǒng)產(chǎn)品最多的是日本（2002年開始研究）， 還有英國

5、、加拿大等國目前也在研制中，這些國家的大部分產(chǎn)品在風(fēng)輪設(shè)計當(dāng)中采用平 行連接桿，這種方式對發(fā)電機(jī)輸出軸要求較高，并且結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，現(xiàn)場安裝程序也偏 多。另外，從力學(xué)方面分析，H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率越大、葉片越長、平行桿的中 心點與發(fā)電機(jī)軸的中心點距離越長，抗風(fēng)能力就越差，因此，MUCE采取的是三角形向 量法，彌補(bǔ)了上述的一些缺點。風(fēng)電設(shè)備市場需求分析近年來，新興市場的風(fēng)電發(fā)展迅速。在國家政策支持和能源供應(yīng)緊張的背景下，中 國的風(fēng)電特別是風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)也迅速崛起，已經(jīng)成為全球風(fēng)電最為活躍的場所。2006 年全球風(fēng)電資金中9%投向了中國，總額達(dá)16.2億歐元（約162.7億元人民幣）。2007年

6、， 中國風(fēng)電裝機(jī)容量已排名世界第五。中國巨大的風(fēng)電市場以及廉價的勞動力成本，吸引了大量國外風(fēng)電巨頭紛紛在中國 設(shè)廠，或采取與國內(nèi)企業(yè)合資的方式，生產(chǎn)的產(chǎn)品都被貼上了中國制造的標(biāo)簽。中國制 造的風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)品占據(jù)越來越大的市場份額，風(fēng)機(jī)產(chǎn)品正在經(jīng)歷一個由全球制造向中國 制造的轉(zhuǎn)變。由于風(fēng)電屬于新能源范疇，無論是成本還是技術(shù)同傳統(tǒng)的火電、水電相比還有較大 的差距，因而風(fēng)電的快速發(fā)展需要國家政策的大力扶持?？v觀風(fēng)電發(fā)展迅速的國家如德 國、西班牙、印度，無一例外地都給予風(fēng)電產(chǎn)業(yè)巨大的政策優(yōu)惠。中國對風(fēng)電的政策支 持由來已久，力度也越來越大，政策支持的對象也由過去的注重發(fā)電轉(zhuǎn)向了注重扶持國 內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造。國家的政策支持將是風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)迅猛發(fā)展的根本保障，隨著中國 國產(chǎn)風(fēng)機(jī)設(shè)備的自主制造能力不斷加強(qiáng)，國家的政策支持力度也將越來越大，風(fēng)電設(shè)備 制造業(yè)面臨難得的歷史發(fā)展機(jī)遇。中國正逢風(fēng)電發(fā)展的大