[发明专利]并桨式大型风力发电装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种风力发电装置，特别涉及一种并桨式大型风力发电装置，属风力发电技术领域。

背景技术：

人类社会发展的历史与能源的开发和利用水平密切相关，每一次新型能源的开发都使人类经济的发展产生一次飞跃，进入21世纪的今天，世界能源结构也正在孕育着重大的转变，即由矿物能源系统向可再生能源为基础的可持续能源系统转变。可再生能源包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等，取之不尽，用之不竭。在这众多的可再生能源中，目前发展最快、商业化最广泛、经济上最适用的，当数风力发电，我国风力资源极其丰富，风力发电在我国也得到了快速发展。

风力发电的原理是由叶轮和发电机两部分构成，空气流动的动能作用在叶轮上，将动能转换成机械能，从而推动叶轮旋转，再将叶轮的转轴与发电机的转轴相连，就能带动发电机发电。目前的风力发电多采用一架风机带一台发电机运行的结构，一般使用独立的控制系统，由于机电一体化后体积大，重量也随着单机容量的增大而增加，如一台600KW的风机机舱总重就已达到20多吨，要使这样一个系统在风塔上很好的运行也是有相当大的技术难度的。另外加上风力时有时无，电压和频率也极不稳定，如一阵狂风吹来，风轮越转越快，系统就会被吹跨，这样的发电质量是没有实用价值的。

为了解决这些问题，现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统和控制系统等，但这样既增加了体积，也增大了重量，因此单机容量要增大就受到了条件的限制，使我国的风力发电事业遇到了很多困难。而且现在实行的一架风车带动一台发电机还存在如下弊病，1，因单机容量受到限制，输出功率小，并网运行困难，管理麻烦多。2，由于单机容量小，不容易组成大规模的发电场。3，风机和支撑塔造价高、控制难度大，制造技术要求高，导致目前我国大型风力发电机组都是靠国外进口，而且当前风电并网技术仍属世界难题。

发明内容：

本发明的目的在于，提供一种风车与发电机分设，支撑塔上只安装风车和高压油泵，风机运行时通过地面上的高压暂存缓冲罐积蓄能量，高压暂存缓冲罐内压力达到设计值后，开启流量调节阀，启动液轮机带动发电机开始发电。由于采用流量调节阀调速，桨叶的转速不需要控制，遇到大风时可调节油泵的输出压力或者关闭出油阀增加对风车的阻尼，可不需另设刹车系统。无论风力大小都不会造成对输出的电压和频率不稳定，能使用多台中型风车并桨建造成大型风力发电场，并网运行容易，且控制系统简单可靠，运行稳定，只需一套调速系统的并桨式大型风力发电装置。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的：

一种并桨式大型风力发电装置，它由油泵、偏航系统、风车、单向阀、高压出油管、进油管、高压暂存缓冲罐、流量调节阀、液轮机、同步发电机、控制系统、电压互感器、回油管、回油箱及支撑塔构成，其特征在于：油泵、偏航系统及风车装在支撑塔上端，在支撑塔的附近地面上装有高压暂存缓冲罐、回油箱、流量调节阀、液轮机、同步发电机、控制系统；回油箱通过进油管与油泵的进油口连接，油泵的出油口通过高压出油管与高压暂存缓冲罐连接；高压暂存缓冲罐的下部通过高压出油管与流量调节阀连通，流量调节阀与液轮机连通，液轮机的出油口通过回油管与回油箱连通；液轮机连接同步发电机。

所述的同步发电机通过升压站连接电网。所述的高压出油管上装有至少一个单向阀。所述的控制系统分别与流量调节阀、同步发电机的输出端和电压感器连接。所述的高压暂存缓冲罐通过溢流阀与回油箱连接。所述的风车至少为一台，根据需要可设为多台并浆。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、发电机与风车分设，支撑塔上只安装风车和高压油泵，风电机组全部安装在地面，这样塔上重量大大减轻，风车只对高压暂存缓冲罐作能源补充，全场所有风车共用一台发电机(也可采用四台发电机组按8、4、2、1码的排列结构，便于根据风速增、减机组)，这样为风电单机向大容量发展创造了十分有利的条件。

2、发电机的电压和频率由流量调节阀调整，利用高压暂存缓冲罐有效的起到缓冲和补偿作用，通过调节油泵的输出压力或者关闭出油阀来调节对浆叶的阻尼大小，由于设计使用流量调节阀来控制发电机的转速，所以对桨叶的转速不需要控制，遇大风可不必另外考虑刹车装置，这样不仅扩宽了风力的使用范围，也提高了系统的安全性。解决了当风力时大时小或阵风时对发电机的电压和频率控制困难的难题。

3、风车采用积木式，风车数量可根据电场设计的功率大小增加或减少，解决了现有单架风车的输出功率不可能制造得很大的难题，只需使用多台中型风车并桨就可以建造成大型风力发电场，发电机容量可不受条件的限制。