一、成果簡介

    生態環境日益惡化,能源清潔化變革勢在必行,對內陸地區城市周邊的風力發電問題而言,其最大的問題是如何在風速較小且風向多變的情況下維持風機低噪音運轉發電,以保證風能的高效利用。本項目結合縮比模型風洞試驗,對20KW垂直抽風機進行設計:1)完成同步套筒的設計及優化,解決了上、下發電機不同步問題;完成了對新的碳纖維葉片強度分析和相關的鋪層設計工作,在保證同等強度的前提下,所應用新型碳纖維復合材料技術葉片相比原來玻璃鋼材料葉片重量降低40%,大幅降低了風機的啟動轉矩;完成了垂直軸風力發電機組的電驅啟動系統的設計,客服風力發電機在死點位置的起動問題,擴大風力發電機低風速利用范圍,提高風能利用率,該20KW垂直軸風力發電機具有風電利用效率高、噪音低、無需對風等特點,應用前景廣闊。


二、成果應用效果說明

    目前,該20KW垂直軸風力發電機組已經順利安裝調試完成,融入山東電科院新能源綜合利用示范工程中,也成為國內單機容量最大的垂直軸風力發電機組產品,運行水平達到國際領先水平。目前,單臺風機年節約標準煤約15.99噸,減排二氧化碳約47.84噸,減排二氧化硫約1.21噸,相當于種樹2115棵,年創經濟效益107萬元,具有良好的經濟效益和顯著的社會效益。


三、成果推廣前景描述

國網山東省電力公司電力科學研究院與國能風力發電有限公司合簽訂了技術合作協議,對該20KW垂直軸風力發電機共同研發,進行自主設計、制造和維護,我們擁有完全的知識產權。

該風機具有風能利用效率高、噪音低、無需對風等特點,除了風電場之外,還可廣泛安裝于學校、居民區、別墅區等噪音要求較高的場所;同時,作為微網及分布式發電系統的發電源,可與儲能元件配合,應用于邊遠地區、島嶼和移動站等場所。另外,對有些風向不穩定的區域盡管年平均風速較大,但風向變化頻繁,此時水平軸風力發電機猶豫頻繁對風而導致不能有效利用該地區的風力資源,而該20KW垂直軸風力發電機恰好能解決這個問題。未來,我們將加大研發力度,進一步拓展垂直軸風力發電機系列產品的種類,使其具有廣闊的應用前景。

目前,該項目已獲得“2016年山東省電力職工技術成果獎一等獎”,“2016年全國電力職工技術成果獎二等獎”,“2016年度山東省環境保護科學技術獎三等獎”等諸多獎項,并有“2016年山東電力科學技術獎”和“2016年中國優秀工業設計獎”等獎項在評審之中。


四、垂直軸風機的優勢


(一)、發電效率高、發電量大

1、葉片效率高。葉片選用翼型經過風洞測試,數據真實可靠。

2、無需對風,發電量大,適用于城區等風向不穩定區域。

3、對空氣湍流要求低,可降低風機間距,增加面積利用率。

4、風機效率在工作范圍內基本保持不變,均可達到較高水平。


(二)、環境友好

1、噪音極低,可安裝于學校、居民區等噪音要求較高的區域。

2、基本無負壓區,對候鳥等無影響。

3、環境要求低,安裝地點靈活。

4、多種電壓輸出方案,適應不同應用環境。


(三)、可靠性高

1、結構簡單。無傳動、變槳、偏航機構,減少維護工作量。

2、風輪重量輕、運行平穩、離心力自平衡。

3、完善的保護措施。電氣剎車、電磁或液壓剎車、機械剎車等。

4、方便設置防雷裝置,有效防止雷擊。


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