[实用新型]低风速地区风力发电叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电系统叶片，尤其是涉及一种低风速地区风力发电叶片，属于风力发电系统技术领域。

背景技术

陆地风能资源区域，以年平均风功率密度为指标，可划分为4个区，即风能资源丰富区、风能资源较丰富区、风能资源可利用区、风能资源贫乏区。以中国为例，陆地风能资源分区及占全国国土面积的百分比见表1。中国陆地风能资源可利用的区域占国土面积约76％。表1为中国陆地风能资源分区及占全国国土面积的百分比。

表1

  序号   区域   年平均风能功率密度   (W/m2)   占全国国土面积   百分比   1   丰富区   ≥200   8％   2   较丰富区   200～150   18％   3   可利用区   150～50   50％   4   贫乏区   ≤50   24％

目前规模化的风能开发利用主要在风能资源丰富的高风速区，即集中在三北地区和东南沿海，这部分地区仅占国土面积的8％；而风能资源较丰富区和风能资源可利用区，属年均风速≥3.5m/s小时数为2000～5000小时的低风速区，风能资源没有得到有效开发利用。

为实现低风速地区风能资源的有效利用，必须有适用的低额定风速风力发电机。现有风力发电技术在低风速地区的应用存在如下局限：

(1)额定风速高，一般在8～12m/s间。低风速地区，尤其是风能资源可利用区，年平均风速一般处于蒲氏3级(3.4m/s～5.4m/s)或略高，高额定风速风力发电机不适用。

(2)中、小功率(50kW及以下功率)风力发电机，一般都采用直驱方式。低风速地区使用，因风机转速较低(80rpm以下)，采用常规高额定转速(150rpm及以上)发电机难以满足匹配要求，而配置低额定转速发电机，又存在体积、重量大，费用高的问题。

(3)直驱型风电机，当叶轮直径过大，如超过10米时，偶发性大风下转速大，叶轮的安全隐患过大。

(4)现有风力发电机叶片翼型，最佳风能利用系数的风速区段一般为8～12m/s间，低风速条件下，尤其是低于6m/s风速区段时，风能利用系数较差，难以满足低风速条件下俘获风能最大化。

(5)常规中、小功率风电机一般采用永磁同步发电机，因齿槽效应的作用，发电机在起动或运转时，会产生较大的起动转矩，且电磁转矩产生脉动。同时铁芯的应用使得发电机重量增大、铁芯损耗的存在又使损耗增大。