新思路视域下创造风力发电设备新产品的途径
摘要：本文对现有的利用自然流动的海风能或陆地风能，实施风力发电供电的塔式风力发电机组进行了弊端分析，对移动式风力发电机的基本构造、发电机制、供输电流程、适宜应用、产品特性与优点作了较详细介绍，并且进行了两者之间的对比。
下载论文网 关键词：新型 移动式 风力发电设备 开发利用 中图分类号：TK 83 文献标识码：A 1 风能发电的开发利用，将促进经济的进一步发展 能源与环境是当今人类生存和发展所需要解决的紧迫问题，常规能源以原煤、石油、天然气为主，它不仅在地球上其资源储量有限，而且在人类不断地采集中日益衰减，然而在采集与使用常规能源过程中又造成了严重的大气污染，目前能源消耗既受到资源储量的限制，又受到环保因素的影响，同时还受到能源结构的制约。
因此，随着常规能源的减少和环保要求的日益提高，已经从客观上要求加快新能源的开发与利用，以新能源来替代常规能源，并克服新能源开发中的制约因素，促进经济的进一步发展。
为此，可再生能源的开发利用，特别是对风能的开发利用，已为全世界各国高度重视，并进行了利用风能发电课题的深入研究和实用技术的广泛推广。
据世界各国的有关专家科学预测，地球上所接收到的太阳辐射能大约有2%转换成风能，风力发电的容量极大，可以利用风能发电的前景十分广阔。
然而，全世界利用发电的风能均为海风能或陆地风能，该类风能属于与地表大致平行流动的风能，特征是自然流动，风流动时风向变角频率高。
为了迎合该类风能的特征实现风力发电，全世界都采用一种塔式风力发电机组作为发电设备；并采用一种逆变技术方法进行发电供电。
塔式风力发电机组塔架高，风轮直径大，风叶三片，无涡室，须迎风摆动调角120度，迎合一个风向固定式设置在海岸山坡上或内陆山脉的山顶上。
采用将交流电变成直流电，并输入蓄电池后，再将直流电变成交流电的逆变技术方法，供人们自发电用电或并网供电。
该类塔式风力发电?C组遇来袭风源与风轮朝向成反方向时，不能拦截风源利用发电，致塔式风力发电机组呈现不稳定、不饱和、不能持续发电供电，其运行效益（经济收益）低，且单机生产成本高，故障率大，发电设备的保养和维修较困难。
中国幅员辽阔，风能资源十分丰富，现已科学探明我国的风能理论年储量约为>32亿KW/H，年可利用风能发电达到10亿KW/H以上（综上不含利用峡谷风发电），2014年11月26日，在中国江西省南昌市召开的“世界第三届低碳经济高峰论坛”会议中研讨主题之一为：进一步拓展开发风力发电；创新风力发电的新型技术；投资倾向再生能源利用领域。
纵观世界和我国的利用风能发电现状，虽然风力发电的装机容量在不断增大，但还是不到社会电能总耗量5%的占有率，其丰富的峡谷风能尚无开发与利用发电，现有的风力发电技术方法流程复杂，发电设备存在较多弊病。
因此，风电行业需要创新，需要寻求风力发电的新型技术方法，需要创造风力发电的新型发电设备，需要加快利用峡谷风发电的探索与研究、实践与应用，需要发电设备单机提高利用风能发电的有效率，需要创造风电行业新的社会需求和经济效益。
2 发电技术应用领域广泛，效益、前景看好 由河南省南阳市天华风力发电科技有限公司开发的“移动式民用风力发电机”和“移动式双风轮工业用电风力发电机”新产品，将给风电行业带来风力发电技术应用领域的新市场、新业态、新效益、新前景。
2.1移动式民用风力发电机的基本构造 由外集聚风能漏斗，内集聚风能漏斗，移动轮、风轮、变速机构、卧式发电机组、框箱、电器系统装置及轴承座、机座等零部件组成。
风轮设置在内集聚风能漏斗的出风口，风轮呈风车式型，卧式发电机组位于风轮的后端，与风轮轴中心线一致设置，外集聚风能漏斗安装在框箱外部的前端，移动轮安装在框箱的底部，变速机构中的一件大齿轮安装在风轮轴上，一件小齿轮安装在卧式发电机组的轴上，另一件大齿轮、小齿轮、齿轮轴组成一体，大小齿轮间嵌入式连接，形成两级变速并传递扭矩，传输转动。
电器系统安装在框箱内，框箱外面的四周由玻璃钢的面板围护，前端为可安装式条板。
2.1.1发电机制 移动式民用风力发电机由外集聚风能漏斗、内集聚风能漏斗组成迎合来袭风源的纳风系统，风能流径外集聚风能漏斗和内集聚漏斗时，由于流动空间被逐步压缩致风密度增大，风速增快，风力增强，风能出内集聚风能漏斗后冲击推动风轮，使风轮受到风力转动，旋转的风轮经过变速机构的两级变速后带动卧式发电机组轴转动，使卧式发电机组发出电能。
2.1.2供输电流程 A、卧式发电机组发出电能→交流稳压器将电能稳压至220V电压，频率50Hz→漏电保护器保护用户安全用电→供出电能≥3KW/H→用户使用交流电；B、从交流电“供出电能”处分流接线→变压器将交流电变成直流电→由充电装置将电能输入蓄电池→蓄电池分流供给用户12V～36V的直流电→用户（或船户）选择使用直流电。
适宜应用。
一是草原牧民的流动生活用电需求；二是海上渔民的捕渔船上用电需求；三是海疆孤岛居民的生活用电需求；四是大江大河湖泊中的捕渔船、运输船及沿岸养殖户的生产生活用电需求；五是国境边缘区域之无国家供电设施与供电网络的居民用电需求；六是农村住户自发电使用；七是深山峻岭中住户的自发电使用；八是多台编组集中发电供电，用户分散用电（建立中小型民用风力发电站）；九是出口境外（外贸供货）。
2.2移动式双风轮工业用电风力发电机基本构造 由扁长型外聚风漏斗、扁长型内聚风漏斗（综上组成纳风系统）、左风轮、右风轮（综上组成双风轮动力驱动系统）、移动轮、双向变速装置、框箱、卧式发电机组、电器系统装置、机座、轴承座等零部件组成。
左风轮、右风轮设置在扁长型内聚风漏斗出风口处，双向变速装置在框箱中心，卧式发电机组的转动轴端双向延伸并安装小转轮各一件，位于右风轮后侧设置， 电器系统装置位于框箱的后部设置。
左风轮、右风轮的后端各设置大转轮一件，双向变速装置内侧有大转轮二件、外侧有小转轮二件。
各风轮中的大转轮与双向变速装置中的小转轮配伍组成第一次变速；双向变速装置中的大转轮与卧式发电机组中的小转轮配伍组成第二次变速。
各大转轮与小转轮之间采用三角带连接传输扭矩、传输转动、框箱外部由玻璃钢板遮面，入风端面的玻璃钢条板可以自由装卸，供调节风源大小之用。
2.2.1发电机制 将移动式双风轮工业用电风力发电机对准来袭风源设置，风流经纳风系统时，由于流动空间逐步缩小，致成峡谷风状态的功效，风流窜出扁长型内聚风漏斗后，冲击推动左风轮、右风轮同步旋转，双风轮同步驱动双向变速装置转动，进后带动卧式发电机组的两端小转轮旋转。
2.2.2供输电流程 卧式发电机组发出交流电→稳压器稳压电压380V、频率50Hz→漏电保护装置保护用户安全用电→输出≥10KW/ H的交流电→用户使用工业用电。
适宜应用：一是工厂设备的三相工业用电；二是多台编组发电、入网供电、建立“移动纳风式风力发电场”；三是出口境外（外贸供货）。
移动式民用风力发电机和移动式双风轮工业用电风力发电机均具有以下产品特性与优点：A、采用风能作原动力，作功于卧式发电机组而发电供电，不耗油、无污染；B、采用移动式漏斗状纳风系统，可以拦截与利用任何方向的来袭风源，提高发电设备的发电供电效能；C、采用漏电保护装置，保障用户安全用电；D、采用卧式发电机组发出的电能，直接为交流电220V或380V，频率50Hz供用户使用。
不采用逆变技术减少设备故障率，提高运行效益；E、风轮有4个涡室、扭矩力大，发电设备体积小，适宜平地设置，保养与维修方便，提高了发电设备的有效使用期；F、发电设备结构简单，制造简便，使用方便；G、采用稳压器接入输出电源端，保障用户的电器设备或工业设备安全用电。
H、采用玻璃钢条板装卸入面端，供用户自行调节风量大小，保障正常发电供电，见表1。
在地表上流动的海风或陆地风一旦进入两山脉之间的峡谷地带，就会产生狭管效应，风的流速会加快，且空气密度也会增大，形成峡谷风，其风源进入峡谷后，在流动中风向变角频率会降低或消失，并呈现风的单一方向且纵向快速流动的自然现象。
狭管效应在地理环境中的地位是狭管效应增强风速，增大风力，有利于建立风力发电场。
为此，风力发电行业除了利用自然流动的海风能或陆地风能进行发电外，我们应该注重利用峡谷风发电，而移动式民用风力发电机和转动式双风轮工业用电风力发电机是适宜利用峡谷风发电的新产品。
立足现状，展望未来，我们相信风电事业将迎来又一个开拓发展的新时期。
科学无止境，经济攀高峰，让我们共同努力创造清洁能源的进一步拓展前景，让蓝天更蓝，空气更清新。
参考文献： [1] 杨明.狭管效应的分析与应用[J].地理教育，2014（18）：43— 44. [2] ?启新.风速的"狭管效应"增速初探[J].山西科技，2002，144（5）：2.