大型立轴风力发电机组

当前在高风速地区建设的风电工程大都面临输电的老大难问题，而在冬季风能最大的时期因三北地区供暖需求形成热电联产，又导致许多风电电力“无处消纳”形成弃风，因此，当前国家大力提倡与重点支持在中部、南方中低风速地区，如：在河南、河北、云南、安徽、湖北、湖南、山东、山西、重庆、贵州、西藏和四川等及沿海等地大规模发展中低风速风电，倡导分散式风电开发，解决并网输电难的难题。

目前全国范围内可利用的中低风速风能资源面积约占全国风能资源的68%，且均接近电网负荷较大的地区。但是当前的严重问题是没有适用的大型高效功能全面的中低风速风电装备提供应用。

当前三叶桨低风速改进型大型风机也难于在中低风速地区优质化应用的重要技术因素有：

1、难于形成风轮乘风出力面积的大幅度拓展设计。

2、难于实现乘风力矩的大幅度拓展设计。

3、缺乏大幅度调控乘风出力能力的结构与手段。

4、微风启动能力差，发电时空有限。

5、成本价格高，投资效益低。

然而，当前三叶桨中低风速风电设备采用的乘风出力能力拓展设计的方式是：通过延长叶片实现，而采用该方式无异于“饮鸩止渴”，其将导致风轮重量加大(如果减轻叶片强度设计将加大其在中低风速地区短时高速风速下的危险程度)、导致中低风速更加难于驱动特大直径风轮快速旋转，导致运行速度进一步下降，也导致传动比需求进一步加大等，加长叶片还导致塔架高度被迫加高，使运输、安装更加困难等负面衍生问题的加大累计形成，因此难于实现优质化大功率低风速风机的设计与提供应用。

大型立轴风电机组发明专利技术具有高效多能中低风速乘风的特点，重要特质包括：

大型：其拥有极大的风轮乘风面积、乘风力矩及其方便拓展的空间，拥有风轮叶桨设置数量的方便增加空间(如：一个风轮可由6-12个构成，可大幅度加大立式风轮的高度、直径)，风轮乘风面积与性能极高，在中低风速下也可轻易形成5-10兆瓦以上的单机功率设计。

轻型：其风轮叶桨与排列叶片超轻超薄设计(甚至可用1mm超薄材料)，整机重量大幅度降低。

高效：风机风轮估算有效乘风面积达到3-5兆瓦的设计下全部重量也只相当于现有1.5-2兆瓦风机1-2个叶片的重量，因此微风启动能力极高，其大范围调控能力的具备导致小时/年利用率很高，因此投入产出效益很高(同比)。

多能：指多功能、多能力，多能效，其采用多发电机调控系统与风轮叶片乘风出力能力变化的双重配合调控，还拥有“疾风(台风)时刻”回避风力的全部卸载调控方式，因此形成了中低风速地区风能开发设备所必须具备的巨大调控能力空间(因为低风速地区一年中也有高风速的时刻，否则倒塌的危险性极大)。

安全：顶部结构天然回避雷电攻击、整体运行不会形成杠杆撬动基础效应天然防止倒塌。

稳定：大型风轮在运行过程中通过惯性蓄能导致运行稳定其还可采用部分柔性叶片结构设计可平衡瞬间强风的冲击，导致运行安全稳定。

超值：其采用“多发电机调控系统”实现增减发电机数量的价值化运行调控方式，可使各种风能强度与发电时空获得最大化利用，导致投资收益同比大幅度增加，其排列叶片调控与发电机设置数量配合的双重调控达成风能利用程度与发电时空的极大提高。

可靠：其发电机设备地面设置方便安装与日常设备维护，可导致设备故障率大幅下降，使用寿命大幅提高。发电机地面设置可天然回避自然界阳光暴晒与夜间冰冻及其巨大温度变化，其功能全面，整体和谐完美。

美观：“大型高效多能中低风速风电机”外形美观，具有景观形成性与远望观赏性，适合在人口稠密地区建设。

低价：其形成出力乘风出力原理、实现风向调控、风力调控的3大任务全是由一个简单轻巧的“风向定向盘装置系统”实现，一次性去除了现有风机复杂的偏航系统、叶桨调控系统功能结构，使相关结构成本与风轮重量同比再次数倍降低，叶片单位千瓦成本大幅度降低，单位千瓦造价也大幅度低于现有高风速风机30%-50%以上，部件运输安装方便，相关成本低，颠覆了低风速风机高价论

大型高效多能中低风速风电机的工作原理是：将风轮各个风力板上的排列叶片在运行至迎风一侧时全部封闭(或者开启半幅等)形成大面积风帆阻力式乘风与调控，而在运行到逆风回转一侧时排列叶片逐步全部打开形成几乎为零的风阻力运行回转，因此风轮可实现特大乘风旋转出力效果与大规模乘风面积与能力的拓展设计及巨大旋转力矩的形成，

大型高效多能中低风速风电机乘风出力方式特点是：大直径、大叶片、多叶桨、大力矩，风轮低转速运行以充分利用低速风能形成强阻风乘风效果，形成强大乘风出力能力，其出力原理如同风力驱动风帆的作用方式与效果，其通过较高的自然传动过程形成的传动比实现发电机快速旋转(无需昂贵稀土永磁)。 可见：用大型高效多能中低风速风电机组发展中国乃至世界的风电产业， 乘风力矩优良处，乘风面积却是越来越细小。

多数重量只起到支撑延长作用，没有形成乘风出力作用。

图1现有风机

从宏观整体结构的角度看，三叶桨水平轴风机难于优质化地实现2兆瓦以上设计。事实上形成不大承认乘风面积、乘风力矩是形成风机乘风出力的基本条件，却又试图通过旋转叶片变化乘风面积的方式进行乘风出力变化调控，导致设计理论自相矛盾，不可能形成优势效益与大型化拓展。

图2大型高效多能中低风速风电机组

图3风机增值改造程序图解