創新環境下的多元化戰略構想——山東中泰集團的垂直軸風電技術及其發明探蹤

　　一、垂直軸風力發電技術和烏蘭察布市的“風塔”
　　 2011年6月山東中泰新能源集團，在內蒙古自治區烏蘭察布市興和縣投資興建了50MW特大型垂直軸風力發電基地，170米高的風塔在傳統的風車陣中格外另類而醒目。但是，垂直軸風力發電技術以10-100兆瓦特大功率、0.3元/kwh特低發電成本、4500小時/年特長運行時間、15畝/100兆瓦特少占地面積和智能化優勢進入風電市場，以其全新的技術路線和工程構造，引起行業廣泛的爭議。但是，不可否認搶先使用此技術，一年可減少一個大型火電廠的碳排放，市場無形之手由此推動著傳統風電行業的重新洗牌。

內蒙古烏蘭察布市興和縣五股泉50MW特大型垂直軸風力發電基地

　　特大型垂直軸風力發電裝置主要由風輪機構、葉片、垂直動力旋轉軸、齒輪傳動系統、智能控制多機發電系統、輸變系統、塔架和基礎等部分組成。
　　垂直動力旋轉軸設置三層的風輪，葉片撲捉風力保證風輪機構的高效運轉。旋轉軸底端通過大盤齒輪連接發電機離合器，當旋轉軸轉速達到額定值時，智能控制多級發電系統指令第一臺發電機投入運行，風速增大時可指令多臺發電機依次加入運行，保證發電設備高效平穩運行。
　　垂直軸風力發電系統要從藍圖變成實體，他們解決了五大難題。
　　一是解決了葉片的卸風及自動控制難題。中泰集團采用了多元一體風葉設計，圍繞旋轉軸設置多層風輪框架，每層以旋轉軸為圓心，對稱安裝多個葉片；葉片采用不銹鋼制作而成，其形狀呈半圓筒狀，下半圓筒為固定部分，上半圓筒分為三個根據風力不同可控制其開啟和閉合的活動風葉，具有調節轉速的功能，又可保證風輪機構在承受較大風力時不受損壞；在葉片與風輪框架接觸處設置葉片擋塊和葉片開啟控制機構。風輪機構從順風位置轉動180度到逆風位置時，葉片開啟控制機構使葉片停止繼續轉動，相當于自動打開泄風口，將回轉時的阻力降到最低限度，實現了回轉阻力的最小化，保證了風輪機構在低風速的條件下高效運轉。當風輪機構回轉到需要接收風力時，葉片在風力作用下又自動回位將泄風口封閉，吸收風力作用在葉片上的最大推力，依次循環，保證風輪機構高效運轉。這樣的設計，風機整體阻力小，重量輕，大大降低了風輪機構易損部件的損耗。即便是在臺風條件下，風車也不受損壞，這就在沿海、海上建立風電場，提供了技術保證。
　　二是解決了沉重傳動軸耗能難題。垂直軸風力發電裝置高70--200m,軸的直徑3--3.8米，采用棒材動輒上百噸重，安裝困難同時又消耗了風能增加了成本，成為擋在垂直軸風電設計中的一塊絆腳石。中泰集團經過多次試驗，用管材代替棒材，管壁僅有200mm，強度卻增加了5-7倍，重量減少了，耗能的難題解決了。