新型搖擺帆式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

新型搖擺帆式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)第1頁/共26頁我們的出發(fā)點(diǎn)中小型風(fēng)機(jī)多用于邊遠(yuǎn)山區(qū)，軍事哨所供電，城市景觀、路燈供電，內(nèi)地北方游牧民族居民用電等等風(fēng)力條件優(yōu)越“高啟動(dòng)速度”大型風(fēng)機(jī)多運(yùn)用于海洋以及沿岸地區(qū)……低風(fēng)速、不穩(wěn)定風(fēng)能量很難收集，利用！第2頁/共26頁我們的出發(fā)點(diǎn)風(fēng)向小風(fēng)能量是否可以蓄積面積的改變第3頁/共26頁新型搖擺帆式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要內(nèi)容設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)工作原理技術(shù)特點(diǎn)第4頁/共26頁工作原理——概述工作示意過程循環(huán)工作平行四邊形結(jié)構(gòu)外界起風(fēng)發(fā)電機(jī)工作單片機(jī)極限位置百頁窗葉片水平，受風(fēng)面積最小，帆回?cái)[回程階段葉片始終保持水平，阻力最小百頁窗葉片關(guān)閉，受風(fēng)面積最大，搖擺帆隨風(fēng)擺動(dòng)第5頁/共26頁工作原理——闡述風(fēng)力直接推動(dòng)帆架帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，回程時(shí)百頁窗展開，最大程度減小風(fēng)阻，如此不斷往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作；普通風(fēng)速區(qū)域，風(fēng)力較大采用杠桿原理F1╳L1=F2╳L2,將小風(fēng)力放大，帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過能量吸收過程，最終積累小風(fēng)能量轉(zhuǎn)化為帆架動(dòng)能，進(jìn)一步帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作小風(fēng)速區(qū)域，風(fēng)力不足以直接帶動(dòng)電機(jī)能量吸收？第6頁/共26頁工作原理——分析可見:通過能量吸收過程，可以不斷積累小風(fēng)能量，最終轉(zhuǎn)變?yōu)榉鍎?dòng)能！小風(fēng)能量吸收：第7頁/共26頁工作原理——闡述風(fēng)力直接推動(dòng)帆架帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，回程時(shí)百頁窗展開，最大程度減小風(fēng)阻，如此不斷往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作；普通風(fēng)速區(qū)域，風(fēng)力較大采用杠桿原理F1*L1=F2*L2,將小風(fēng)力放大，帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過能量吸收過程，最終將積累小風(fēng)能量轉(zhuǎn)化為帆架動(dòng)能，進(jìn)一步帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作小風(fēng)速區(qū)域，風(fēng)力不足以直接帶動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)可以智能化實(shí)時(shí)改變帆架做功行程及搖擺極限角度，使其能最大限度吸收能量，通過重力勢能不斷積累最終轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C(jī)電能。風(fēng)速不穩(wěn)定區(qū)域，風(fēng)速改變會(huì)導(dǎo)致風(fēng)能吸收減少第8頁/共26頁新型搖擺帆式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要內(nèi)容設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)工作原理技術(shù)特點(diǎn)第9頁/共26頁技術(shù)特點(diǎn)——減小風(fēng)阻可見：帆架在回?cái)[過程中受風(fēng)面積幾乎為零，阻力幾乎為零，可最大限度降低風(fēng)力損失！第10頁/共26頁技術(shù)特點(diǎn)——控制策略最大角度θmax由當(dāng)?shù)毓r設(shè)定；最大速度Vmax由單片機(jī)計(jì)算得出；最小速度Vmin設(shè)定為零。第11頁/共26頁技術(shù)特點(diǎn)——配重比例

計(jì)算公式P=0.5×ρ×v2F=P×S計(jì)算公式M1=F×L1×0.8×cot(x)M2=G×L2×9.8M1=M21.風(fēng)力公式2.對帆板力矩3.配重力矩4.在偏移最大角度時(shí)配重與風(fēng)力平衡L1是風(fēng)力力臂L2是配重力臂

風(fēng)速—面積配重—面積

L1—面積L1—面積第12頁/共26頁技術(shù)特點(diǎn)——能量計(jì)算（0.6m2）第13頁/共26頁技術(shù)特點(diǎn)--其余“T”字形風(fēng)向自適應(yīng)發(fā)電機(jī)選擇葉片安裝形式杠桿放大系數(shù)新型搖擺帆式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)帆架俯視圖萬向輪F百葉窗葉片側(cè)視圖風(fēng)向第14頁/共26頁新型搖擺帆式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要內(nèi)容設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)工作原理技術(shù)特點(diǎn)第15頁/共26頁小風(fēng),不穩(wěn)定風(fēng)利用小風(fēng),不穩(wěn)定風(fēng)利用設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)

應(yīng)用結(jié)合城市景觀利用方式創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新采用搖擺，往復(fù)運(yùn)動(dòng)模式利用風(fēng)能，尚屬首例！查閱文獻(xiàn)（關(guān)鍵詞：swinging/reciprocating

wind

power）:

中國專利庫；美國專利庫；歐洲專利庫小風(fēng)處理時(shí)，通過增加蓄能元件方式，利用杠桿放大和能量吸收原理，最終使得積累風(fēng)能轉(zhuǎn)化為帆架動(dòng)能，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作；風(fēng)速不斷改變區(qū)域，為使得更大程度利用每一階段風(fēng)能，通過控制系統(tǒng)不斷改變帆架擺動(dòng)極限角度位置。新型搖擺帆式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)第16頁/共26頁歡迎各位評委老師提問！搖擺帆式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)第17頁/共26頁實(shí)物拍攝視頻第18頁/共26頁新型搖擺帆式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型總計(jì)費(fèi)用：810元旋轉(zhuǎn)部分300元，包括齒輪傳動(dòng)部分轉(zhuǎn)向部分210元，包括旋轉(zhuǎn)底座和萬向輪主體部分100元，包括帆架和葉片控制部分80元，包括步進(jìn)電機(jī)和單片機(jī)重力傳感器120元，包括電渦輪系統(tǒng)成本估算第19頁/共26頁經(jīng)濟(jì)效益估算功率—風(fēng)速圖按照1平米模型平均風(fēng)速計(jì)算（6~8m/s）：

W=P*t=16.5x16x360/1000=95.1(kw·h)受風(fēng)面積為1m^2受風(fēng)面積為2m^2受風(fēng)面積為5m^2受風(fēng)面積為10m^2當(dāng)然，這只是模型理論估算，而由上發(fā)現(xiàn)：

可以以較低成本增大受風(fēng)面積或帆架高度，增大發(fā)電功率！潛力巨大?。〉?0頁/共26頁可行性分析(0.6m2)風(fēng)速為4m/s時(shí)，風(fēng)機(jī)平均功率為4.5W保守估計(jì)：電機(jī)做功量>電機(jī)耗功量2.該行程控制電機(jī)作用時(shí)間為：1S×2=2S，則其耗功量為：12V×0.3A×2S=7.2J1.按照一個(gè)做功行程時(shí)間≥0.5×6S，故其做功當(dāng)量為：4.5×6×0.5=13.5J第21頁