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开发可再生能(最新重大成果)项目

jhlu3  发表于 2009/7/22 23:27:17      1371 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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巨型风力发电机系统关键组件:风叶转子(高效流体动力转子)专利项目

风力发电中巨型风机的关键组件
本高效流体动力转子,是为更有效的利用流体型可再生能源而设计的如:风能及海流能的利用。
本高效流体动力转子的理论依据充分,实际可行;是实现巨型高效流体动力转子的理想方式。现有水平轴旋桨式风力机及最新报道的摆翼式立轴风力机都不能与之相比。
本高效流体动力转子用于风机,即为高效风轮机;在风力发电机组中是产生效益的关键组件。由于本高效流体动力转子,是为更有效的利用流体形可再生能源而设计的,对风能及海流能的大规模开发利用将发挥巨大作用。
事实上,不论是现有水平轴旋桨式风力机,还是最新报道的摆翼式立轴风力机;其对于流体能的利用率都不高。原因在于产生动力的转子不能更大程度上地获取流体动力。现通过有关风能条件式可见;风能密度:
          E=0.5ρV3    瓦/米2, 风能密度是气流在单位时间内垂直通过单位面积的风能。而且风轮转子在一定高度的获能大小,仅与垂直通过的风轮转子面积(A)及风速(V)有关。
          E=0.5ρV3A   (瓦)
更进一步的可以取定在同一风场条件下,两种形式的风轮转子其获能大小,将完全由气流在单位时间内垂直通过的单位面积而定。即:风轮转子的有效迎风面积(A)是提高转子获能大小的关键。现有风力机对于流体能的利用率不高就在于:转子叶片不能做大又不便增加转子叶片数量;其效率必定受到限制。

用图来说明更是这样,现有主力风机的转子叶片同本高效流体动力转子叶片是相反的,
不难看出其效率太低。详见图:

                         图一: 现有主力风机的转子

 
                         图二:高效流体动力转子(图不能在此显示)
 
本发明采用一种有利于增大风轮转子有效迎风面积(A)的方法,可改变转子叶片不能做大又不便增加转子叶片数量的状况。现表述如下:
一种高效流体动力转子,是为更有效的利用流体形可再生能源而设计的;其特征是:
(参见附图)
1﹑转子的转轴(1)与流体流向平行顺向,转轴(1)与叶片(2)的夹角α在300~400以内;叶片(2)是扇型的,这是提高流体动力转子效率的关键因素。转子的半径为(R),转子的最大投影面为(лR2),叶片(2)的有效迎流投影面积为(A),条件式(A/лR2≤1)。转子半径(R)变量与叶片(2)的扇型面(As)成正比;转子半径(R)变量的范围在理论上为无限,但一般地可取R≤60米为宜。
2﹑由特征1所述的高效流体动力转子,其转子的整体龙骨结构是一种:大型绷床式结构;用刚圈(3),刚性连杆(4)及绷紧索(5)组成。
3﹑由特征1所述的高效流体动力转子,其叶片(2)为张拉膜式结构组成,叶片(2)的数量(n)在3~30以内为宜,与转子半径(R)变量成正比。
4﹑本高效流体动力转子,是为更有效的利用流体形可再生能源而设计的如:风能及海流能的利用。
由此可见,本发明采用的这种有利于增大动力转子有效迎流面积(A)的方法;使得风轮转子的有效迎风面积(A)可以比现有风轮的大数倍。同理,这对于其它流体轮机转子也是如此。
本高效流体动力转子的理论依据充分,实际可行;是实现巨型高效流体动力转子的理想方式。现有水平轴旋桨式风力机及最新报道的摆翼式立轴风力机都不能与之相比。


[风轮机转子性能及经济指标:
序号      比较项      现有转子      高效转子
1          力矩         小             大
2         启动风        大             小
3          出功力        小            大
4          需调速        大             小
5        迎风面(A)     小             大
6       投资回收期比      1.00         0.43
7         总投资比      1.00           0.55
更加实际的概算比较如:
现有风轮机      848.23 千瓦大型风力发电机   价格(元)  5089392 元/台
   按使用寿命只算10年,满负荷率33%计算,该产品可发电:           
     10 × 365 × 24 × 0.33 × 848.23=        24520690.7  (kwh)
 所以,每度只需要0.208元,折合2.5美分,比火电还便宜二成。  0.208 元/kwh
                                       2.5 美分/kwh
                       
高效风轮机   2968.81 千瓦巨型风力发电机      价格(元)  9571150 元/台
    按使用寿命只算10年,满负荷率54%计算,本产品可发电:           
      10 × 365 × 24 × 0.54 × 2968.81=  140436683      (kwh)
  所以,每度只需要0.068元,折合0.8美分,比火电还便宜6倍。 0.068 元/kwh
                                                          0.8 美分/kwh

    此概算与实际情况将不会有太大差距,因此可从近期的我国风电上网电价(一览表)来看;本高效流体动力转子用于风机,即为高效风轮机;在风力发电机组中是产生效益的关键组件。由于本高效流体动力转子,是为更有效的利用流体形可再生能源而设计的,对风能及海流能的大规模开发利用将发挥巨大作用。
   一种高效流体动力转子(最新专利);本高效流体动力转子,是为更有效的利用流体形可再生能源而设计的,对风能及海流能的大规模开发利用将发挥巨大作用。
    有望把电价降到每度只需要0.08元,对这感兴趣的可联合开发,经营,是兆瓦级的发电系统工程。  
    以1575千瓦巨型风力发电机为例,比较各风轮机性能及经济重要指标;展示空前的可喜成果。
    发展本项目即可见效,对可再生能项目效果更加显著,预期在不久的将来告别能源危机。
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