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高空风力发电技术

`清洁能源网   2009 年 09 月 23 日 00:00   来源:`清洁能源网

摘 要:现有风力发电设备存在高度低风能利用有限、尺寸庞大造成制造、安装困难、风动机转速低难以实现对发电机直接驱动。在高度1000米以上的高空,风功率密度可高达10千瓦/平方米以上。到高空利用风力资源,应成为风电技术领域的迫切任务,以满足人类对清洁的再生能源的需求。
关键词:高空风力发电,自升塔架,气球悬挂,系留纤绳,导流
技术背景
能源危机和环境保护要求采用清洁的再生能源,风力发电得到世界各国的重视。现有风力发电设备一般都是通过固定塔架将风力发电主要设备架设到塔架顶部,但是多种因素限制了塔架高度,只能达到100米左右,使风能利用受到限制;采用尺寸庞大的螺旋桨风动机结构,其庞大复杂的机电设备造成制造、安装和维修的困难;转速很低的螺旋桨风动机难以实现对发电机的直接驱动。此外,在百米左右高度的低空风功率密度一般在百瓦/平方米级别范围内,风力资源有限。据有关报道,在高度1000米以上,特别是在6000米到12000米的高空,风功率密度可高达10千瓦/平方米以上。利用这一区域的风力资源,应成为风电技术领域的迫切任务,以满足全世界人类对清洁的再生能源的需求。
探索内容
为了应对上述风力发电的现状,促进风力发电技术的发展,北京奇想创新科技中心提供三项高空风力发电专利技术:
1.自升塔架导流体风力发电设备,将主要风力发电设备用自升塔架举升到高度200米以上的高空,充分利用受高度影响的风能[1]。
2.气球悬挂高空风力发电设备,将主要风力发电设备用气球悬挂到高度300--500米的高空,充分利用受高度影响的风能[2]。
3.高空风力发电场系统设备,采用绳索系留巨型浮升气球将多套单机风电机组组成的空中风电设备悬挂到高度1000米以上的高空,充分利用这一超高风功率密度区域的风力资源[3]。
技术特点
上述高空风力发电技术的共同技术特点概括如下:
1.放弃现有风力发电中使高度受到限制的固定塔架,将主要风力发电设备举升或浮升到高空,充分利用受高度影响的风能。主要风力发电设备的高度可以根据需要随时调整,使空中风电设备到达最佳高度,能够捕捉到随机的高风功率密度风能。
2.空中风电设备的安装和维修均可在地面支架平台上进行,简化了安装程序和设备。空中风电设备也可在这一地面支架平台上规避飓风的侵扰破坏。
3.采用沿周边布置的多根系留纤绳使空中风电设备保持在既定的垂直中心线上,不产生飘动。具有恒定输出扭矩的系留纤绳卷扬设备保证与主升降设备协同运行。
4.风电机组具有收缩导流进气管和内部导流体,用以提高风速。
5.设置机前气流导向板,用以将气流从轴向引导为涡轮转动的圆周切向,以较理想的角度吹向涡轮叶片,推动涡轮转动,获得最佳利用风能的效果,提高风力发电效率。
设置机后气流导向板和扩散导流排气管改善气流空气动力特性,以便提高涡轮发电设备的效率。
6. 涡轮在高风速推动下具有较高的旋转速度,使本风力发电设备可能避开一般风力

> 关键词:风能  


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