[发明专利]集风式风力枢纽发电站动力站

说明书

技术领域

本发明属于风力发电领域，特别是集风式高速风力透平领域。

背景技术

目前，随着地球储能资源走向枯竭，第三次工业革命在全球兴起，夺取新能源已成为工业革命的主题。

迄今为止国内外的风力发电机都是以自然风速作为设计依据，国际风机设计规范将自然风机分为三个等级即：Ⅰ级风机的平均风速为10m/sec；Ⅱ级风机的平均风速为8.5；Ⅲ级风机的平均风速为7.5m/sec。并且上述风机须经受70年一遇的风速考验，即Ⅰ级70m/sec;Ⅱ级59.5m/sec;Ⅲ级52.5m/sec,以及一年一遇的阵风：Ⅰ级56m/sec;Ⅱ级47.6m/sec;Ⅲ级42m/sec。——详见WindEnergyHandBook.P.194页。

现有风力透平的性能：

国内目前大量生产和运行的自然风力发电机性能为：1.5MW叶片直径60～90m，转速r.p.m；最近电视报道的SL5000型功率为5000KW,叶片直径为126m，国外2010年生产的10000KW风机直径为160m，其叶片是空心的低强度玻璃纤维制成，叶尖线速度V≤120m/sec。

002-4现有自然风速发电机的缺点：

风能使用的风源范围窄。其启动风速为：6m/sec,最近发展的1500KW机组的启动风速据说为3m/sec，而超过20m/sec风速后机组已处在超载状态，不能运转。请看下列计算：机组功率N=KW；详见俄Е.М.ФАТЕЕВ1956ВЕТРОДАВИГАТЕЛИиВЕТРОУСАНОВКИ。

上式中：

D—叶片直径m

V—风速m/sec

ξ—效率，水平轴一般ξ=0.3左右，其极限=0.593。

如D=90,V=3m/sec,ξ=0.3时功率仅为N==31.54KW;

而SL5000,D=126m,V=10m/sec时，

则N==2289KW

故达不到5000KW的发电能力，而设N=5000KW时则效率

ξ==0.655。

以上已超过奔驰（Betzlimited）极限，是不可能的，其平均风速须达13m/sec方能满足求。而当风速为20m/sec时，其功率为：

N==18318KW

远超额定功率，故不适应。

转速低、力矩大，传动装置成本高。现有自然风发电机透平转速：

国内1500KW转速n=15r.p.m;国外10000KW转速n=9r.p.m,其扭矩分别为：

N₁₅₀₀=975=975=97500kg-m

N₁₀₀₀₀=975=975=1083333kg-m

年平均利用小时数低。根据韦伯（weibull）风速分布概率，现有自然风风电装置的年平均利用小时数不足2000小时，详见WeiTong著：WindPowerGenerationandWindTurbineDesignp13。

占地面积大。如大唐北架风电场，装机容量99MW,占地面积19平方公里。

发明内容

本发明的目的是针对现有的风力发电装机容量受风力影响大且不能适应风速自动调整叶片角度的问题，设计一种叶片直径小、效率高的集风式风力枢纽发电站动力站。

本发明的技术方案之一是：

一种集风式风力枢纽发电站动力站，它包括固定集风装置，其特征是所述的集风装置将自然风速由V≤2m/sec增至≥70m/sec，它包括位于房屋建筑群或旷野结构群中心的中心塔楼36，中心塔楼36进风口风洞的两侧含固定式风洞或可旋转式风洞，各具有垂直的进风与导向兼备的卸载门1，卸载门1为由传动轴39和联轴器40相串联，并由立式带自锁功能的齿轮马达38来传动的旋转门，或能水平移动的沿中心塔楼径向的水平卸载门50；在中心塔楼36的中心安装有集中传动轴13，作为水平轴透平集中传动轴13通过锥齿轮与驱动其转动的大伞齿轮14相啮合；大锥齿轮14与空心轴12相连，空心轴12的另一端与叶柄轴7相连，叶柄轴7的轴承10的外圈壳体垂直的一端各安装有水平轴叶片41，水平轴叶片41连接有为防止失速而设置的叶片螺旋角自动调正装置；集中传动轴13的输出端与发电机或动力站的输入端相连，固定式风洞可以是三相也可以是多相。