垂直轴风力发电机组应力与效率分析

主要介绍了双型垂直轴风力发电机组的结构与性能, 根据实地试验数据, 分析应力和风
机的效率, 提出了完善系统的参数、提高风力发电机组对风能充分利用率的方案.
关键词　风能利用系数, 垂直轴, 风力发电

火力发电虽然是我国发电产业的主要形式, 但是火力发电能源消耗大、污染严重, 不符合国家倡导的节约社会和能源可持续发展的战略, 所以风力发电越来越受到人们的重视和青睐. 我国近年来大力发展风力发电, 使之成为我国电力工业的一个方面军, 不仅是能源开发的需要, 也是环境保护的需要. 风力发电对环境的正面影响是不言而喻的, 它不仅可以保护我们人类赖以生存的大气环境、减少污染, 也可以保护我们的土地免受过度开发的灾难, 最可贵的是风电环境的负面影响非常有限, 这可以使人类与自然界友好相处, 在地球上真正实现可持续发展的目标. 风力发电包括机械结构和实时监控两部分, 在50 kW 风力发电系统中, 其叶轮最大直径为9m , 叶轮高度为19. 2m. 叶轮自重为4. 2 t. 在1. 5MW 风力发电系统中, 叶轮最大直径为58m , 叶轮高度将达到116m , 叶轮自重为120 t. 由于装卸困难, 维修成本高, 一旦损坏, 整个风力发电系统将瘫痪, 所以对整个轮轴和叶片的受力分析和监控显得尤为重要. 以50 kW 双5 型垂直轴风力发电机组的风轮垂直轴为中心旋转, 捕捉的风能通过垂直的主轴传到地面的齿轮箱和发电机组. 与水平轴风机相比, 垂直轴风机在制造、安装、维护和抗疲劳性能方面都有较大优势. 这台风机现在安装在内蒙古乌兰察布市化德县内, 这种垂直轴风力发电机组在国内是第一例, 现在正处于研发阶段, 并没有投入大批量生产. 本文以此为基础, 主要针对垂直轴风力发电系统, 通过采集的测试数据, 分析它的性能和效率. 现存的风力发电系统大都是水平轴的, 其受到风力风向的限制, 虽然在迎风方向, 水平轴的效率要高于垂直轴, 但是, 风向发生变化后, 水平轴风机的效率将会降低. 所以, 从一个水平轴的风电场可以发现, 背风的水平轴的风力发电机组是不工作的, 迎风的水平轴发电机组工作, 而且, 水平轴的发电机都安装在顶部, 增加了电缆的长度和维护成本.