[发明专利]可变风帆式风力发电系统

说明书

[所属技术领域]

本发明涉及一种可变风帆式风力发电系统，尤其是可根据风向调节风帆叶片姿态，从而降低迎风阻力，提高风能利用效率的风力发电系统。

[背景技术]

能源是人类生存发展的重要基础资料。近百年来，随着人类生活需求的不断提高和生产规模的扩大，对能源的需求也越来越殷切。进入二十一世纪，能源危机正在日益制约社会经济活动，传统使用的化石能源日益匮乏，价格不断攀升，成为引起世界经济动荡和影响和平的重要因素。而且，化石能源的大量使用，Co₂、So₂等温室气体大量排放，导致气候变暖，生态变迁，危及人类生存环境。

为了解决日益严重的能源危机，缓解由于大量使用化石能源带来的环境污染，长期以来，世界各国纷纷投入巨资寻找开发可再生能源。目前列入重点研究开发的清洁能源有水能、风能、太阳能、潮汐能、生物质能等。

风能的开发利用已有很长的历史。近年来，风力发电作为可再生的清洁能源受到世界各国政府、能源界和环保界的高度重视。地球上风力资源蕴藏量大，清洁无污染，施工周期短，投资灵活，占地少，具有较好的经济效益和社会效益。

目前风力发电的普遍方式是采用架空式三叶风轮。轮轴通过变速装置驱动发电机。单机发电功率普遍为2MW以下。国际上最大的海上风力发电机为5MW。这种风力发电机需要较高的启动风速，常年发电时间在2000～2500小时之间，设备复杂，投资大，对风场要求高。而且发电量不稳定，发电预见性差，对电网调峰冲击大。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种可以实现低风速运行、均匀发电、持续供电，最大限度地利用风能，设备简单、成本低、安全可靠的风帆式风力发电系统。

本发明采用立轴结构，在立轴顶端安装风轮，风轮外周安装立式可调式叶片，根据来风方向和风力大小自动调节叶片朝向。当叶片运动方向背向来风时，叶片迎风面朝向来风并与来风垂直。当叶片运动方向迎向来风时，叶片顺桨与来风平行。这种结构有利于使自然界气流能最大限度作用于叶片，降低迎风阻力，提高风能利用效率。

本发明内容包括风帆叶片、叶片转动装置、传动轴和塔架、动力输出和变速齿轮、发电机、支承底座和控制系统。按以下步骤说明：

1.风帆叶片

风帆叶片由叶片主体、转动装置、托架等组成。

(1)叶片主体为立式长方形，迎风面为弧形凹面。背面通过上下分布的活动支座固定在托架上。

(2)转动装置为安装在叶片背部的动力驱动设备，通过内外布置的横向拉杆使叶片呈360°转动。

(3)托架为连接叶片和立轴的钢制支架。

2.传动轴和塔架

传动轴为立式安装的动力传动轴，上部安装叶轮，下部安装动力输出齿轮，底部安放在支承座上。上部和下部分别由塔架抱持固定。

3.动力输出和变速齿轮

动力输出齿轮分为主齿轮和变速齿轮。主齿轮安装在立轴上，变速齿轮啮合主齿轮，连接发电机或其它耗功设备。

4.测量和控制系统

测量系统包括风速仪、风向仪、转速仪、各部件温度仪、液压仪、电流电压仪等。

控制系统包括启动、停机和紧急制动装置，叶片转动控制系统等。

5.附属设施

刹车装置：在立轴上安装机械和电磁刹车各一组。

避雷设施：按避雷标准建造。

维修梯：设置在抱持架内。

[有益效果]

本发明所提供的可变风帆式风力发电系统具有以下应用效果：

1.提高风能利用效率，提供清洁能源。本发明可以降低风叶迎风阻力，提高风能利用效率，实现较大规模发电，为人们生产生活提供大量清洁电能，缓解目前地球上日益严重的能源危机；

2.实现低风速发电。本发明可降低系统发电的起点风速，有效实现低风速发电，拓宽了应用范围，延长了年度有效发电时间。

3.清洁环保。本发明的可变风帆式风力发电系统是完全的环境友好能源，不会给环境带来任何的污染；

4.投资省。依据本发明建造的风能发电机组投资省，每千瓦装机投资额远低于现行的火电、核电、水电、太阳能发电和风电等。

[附图说明]

图1是本发明的总体结构示意图，图2是叶片背面示意图

图中：1-风帆叶片，2-叶片转动装置，3-传动轴，4-抱持塔架，5-动力输出，6-变速齿轮，7-发电机，8-支承底座。

[实施例]

1.选择风电场：本发明理想的风电场选址应是场地开阔、风力均匀的区域。