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垂直轴风力机的现在和未来

2012-07-27 来源:《风能》 浏览数:1255

  C 类是将轴相应地缩短到叶片长度的1/2 左右,这种风轮结构兼顾风轮的气动性能和力学结构,如果再配合其它手段减小风轮转动时风轮内外的压差损失,将基本获得和叶片在两端连接的垂直轴风力机相同的气动效率,同时力学性能也较佳, 最适合商业化。
  第三种升力型为变形的H 型垂直轴风力机,即旋翼型垂直轴风力机,在H 型基础上叶片呈扭曲斜向布置,可消除风力机的“死点”,并在高转速下可有限降低阻力。但由于该型风力机在各个水平方向截面的力矩都很小,因此该类风力机如果叶片弦宽较小时需要很高的启动风速,而且该型风力机叶片连接方式使叶片攻角无法改变,因此也就无法实现气动超速控制,一般仅能通过卸载电阻做超速控制,只适合百瓦级风力机,不利于向大、中型方向发展。
  2.1.3 混合型垂直轴风力机
  混合型风力机即将萨布纽斯阻力风轮置于达里厄升力型风轮中央,以达到改善达里厄风力机启动性能的目的。但由于经典萨布纽斯风轮最佳线速度为空气来流速度的1/3,因此决定该型风轮效率的主要因素不是达里厄风轮而是萨布纽斯风轮和萨布纽斯风轮直径和达里厄风轮直径的比值,比值约接近1 其效率也越接近萨布纽斯风轮的效率,但如果该比值很小,则将失去改善启动性能的功能。对于这种混合型风轮,较好的设计是利用一个超越离合器将两种风轮在一定转速下分离,可适当提高混合型风轮的风能利用率。但由于萨布纽斯风轮对达里厄风轮的扰流作用,这种混合风轮的效率依然很低,而且这种风轮和达里厄风轮一样具有无法对风轮实现气动限速的缺点,可利用风速范围较窄;优点是结构简单、成本低。
  上述大多数升力型垂直轴风力机叶片安装角(叶片弦线和风轮切线之间的夹角)一般为固定式,安装角固定的升力型风力机相对结构简单,但难以实现气动超速控制,为了达到超速控制的目的,扩大可利用风速范围,现有绝大部分小型升力型垂直轴风力机都采用卸载电阻或短路方式进行超速控制,但通过大量风洞实验证明,利用卸载电阻甚至于短路方式仅适合应用于有限风速条件下和百瓦级垂直轴风力机,高风速下和较大型垂直轴风力机并不适合用卸载电阻或短路用于超速控制。
  还有一款是有限可变安装角的小型垂直轴风力机是所谓“有限可变安装角”是指叶片安装角在有限范围内受控变化。有限可变安装角垂直轴风力机如同水平轴风力机的变浆距功能,不提高垂直轴风力机的效率,仅实现超速控制。该技术的应用扩大了垂直轴风力机的可利用风速范围,适合于千瓦级垂直轴风力机做超速控制,极大地提高了千瓦级垂直轴风力机的商业应用价值,为千瓦级垂直轴风力机的商业化奠定了基础。

【延伸阅读】

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阅读上文 >> 风电基地出力特性和送出方式的分析方法
阅读下文 >> 海上风电场电能传输技术研究

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