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從煤炭到風(fēng)電 垂直軸風(fēng)電技術(shù)革新能否改寫(xiě)能源版圖?

2016-06-07 來(lái)源:電力網(wǎng) 瀏覽數(shù):788


  一、垂直軸風(fēng)電的經(jīng)驗(yàn)
  2005年,行業(yè)投入力量從國(guó)外學(xué)習(xí)垂直軸機(jī)組技術(shù)。2008年-2012年,國(guó)內(nèi)多家企業(yè)先后投入樣機(jī)的研究階段。三峽辦、上海舉風(fēng)、福祿公司先后投入了垂直軸Φ型樣機(jī)試驗(yàn);香港和合、深圳風(fēng)發(fā)、國(guó)能風(fēng)電投入了垂直軸H型樣機(jī)試驗(yàn)。
  圖3.垂直軸Φ型風(fēng)電場(chǎng)
  說(shuō)是研究,實(shí)際上就是對(duì)國(guó)外技術(shù)的模仿、復(fù)制階段。在結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝上沒(méi)有核心突破,從千瓦級(jí)就貿(mào)然進(jìn)入兆瓦級(jí),結(jié)果很明顯,基本都重復(fù)國(guó)外的結(jié)果。
  這段時(shí)間的教訓(xùn),導(dǎo)致垂直軸風(fēng)電技術(shù)的停滯不前,使很多人認(rèn)定垂直軸風(fēng)電就不適合大型化,令人欣慰的是Sandia實(shí)驗(yàn)室2012年重啟了垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究。
  這個(gè)時(shí)期探索給垂直軸風(fēng)電發(fā)展留下了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗(yàn),在葉片強(qiáng)度、支撐結(jié)構(gòu)等問(wèn)題上都有進(jìn)展,垂直軸風(fēng)電的大型化必須克服振動(dòng)、效率、制動(dòng)和控制四大問(wèn)題。下面,對(duì)克服震動(dòng)、效率兩大問(wèn)題簡(jiǎn)要探討。
  二、穩(wěn)定的切向力克服振動(dòng)問(wèn)題
  升力型垂直葉片在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,葉片攻角成正弦曲線運(yùn)動(dòng)。變化的攻角使的葉片受力明顯傾向一側(cè),加上中軸過(guò)長(zhǎng),造成設(shè)備嚴(yán)重偏載震動(dòng),影響設(shè)備的安全運(yùn)行。
  圖4.升力型垂直軸葉片攻角變化曲線圖
  如果,葉片在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,在330°-360°范圍內(nèi),葉片的切向力(升力)方向始終和葉片圓周運(yùn)動(dòng)切線方向一致,加上適當(dāng)位置上的支點(diǎn)固定,使風(fēng)機(jī)能夠沿中軸線穩(wěn)定運(yùn)行就像旋轉(zhuǎn)的陀螺,即使我們用力抽拉,陀螺還能穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn),位移偏轉(zhuǎn)很小。避免偏振和諧振的作用,提高垂直軸風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行。
  圖5.陀螺
  水平軸風(fēng)機(jī)也有振動(dòng)問(wèn)題,但是其穩(wěn)定的切向力避免了偏振效應(yīng),所以水平軸才能做得更大。如果垂直軸也能避免偏振效應(yīng),那么離大風(fēng)機(jī)時(shí)代又進(jìn)了一步。
  估計(jì)很多人會(huì)問(wèn)怎么才能做到穩(wěn)定的切向力。因?yàn)檫@次我們只做技術(shù)交流。

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