[发明专利]带有吊杆的能自动对风的多转子风力发电系统

说明书

技术领域

本发明属于风能利用领域，涉及带有吊杆的能自动对风的多转子风力发电系统。

背景技术

随着世界性能源危机和全球环境污染加剧，许多国家都更加重视洁净的可再生能源的研究、开发和利用。全球风能理事会指出，风力发电技术相比其它可再生能源技术而言更成熟，其效率也更高，产业前景最好，其开发利用增长率远高于常规能源，风力发电技术是世界上发展最快的可再生能源技术之一。

风轮是风能转换为机械能的核心部件，因此叶片的性能决定风电机组的性能，叶片在设计寿命期内的安全稳定运行至关重要。水平轴风力发电机的叶片在旋转过程中，受水平推力、惯性力和重力的综合作用。受风切变影响，水平推力的大小始终变化，无论对叶片还是传动系统和塔架都产生大的交变载荷；惯性力的方向随时变化；重力在叶片根部产生一个与旋转频率同频率的交变载荷。上述三个交变载荷以及由此产生的振动是叶片破坏的主要原因。

风力发电机单机功率越做越大，目前国际上比较一致的看法是：单机功率越大，成本越低，其原因是一般认为风力机功率越大，所需的风力机数目越少，需要维修的部件越少，成本越低。

实际上，由于受建筑物和地面的摩擦作用，随着高度的增加，风速逐渐增大，这种现象称之为风切变，叶片在回转平面内处于不同位置时，风速会有差异，因而在回转平面垂直方向上叶片承受的水平推力和回转力矩的大小会不同，导致叶片受到疲劳载荷。同时，重力也会在叶片上产生交变载荷。因此，叶片越长，重量越重，受风切变和重力载荷的影响越大，导致叶片所承受的交变载荷越大，叶片越容易发生破坏。目前，大型风力发电机叶片破坏的报道还不多见，主要是因为安装时间短，问题还没有完全暴露，若干年后，也许会大面积爆发。一旦出现问题，风电场由于停机、停电造成经济损失，再算上维修、吊装及更换零部件、超限运输、重复安装等等花费，加之风机大多安装在偏远或者交通不便的地区，吊装拆卸难度大，最后付出的代价巨大。因此，虽然风电机组的制造成本随功率增加而降低，但考虑到后期的维修等费用，其总成本反而会上升。另一方面，巨型风电机组其叶片长度将达到60-70m，陆上运输、安装极为困难，安装用的吊车容量将超过1200-1400t，很多地区不具备这个条件，从而限制了巨型风电机组的使用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供带有吊杆的能自动对风的多转子风力发电系统。

本发明的技术方案概述如下：

带有吊杆的能自动对风的多转子风力发电系统，包括下部塔架1、回转轴承3和风力机，还包括上部塔架2、钢丝绳和/或钢材杆8、梁6、尾舵7和吊杆9，回转轴承设置在上部塔架和下部塔架之间，上部塔架的两侧分别与梁的一端连接，最上面的梁的外端通过钢丝绳和/或钢材杆与所述上部塔架的顶端连接，相邻梁的外端通过钢丝绳和/或钢材杆连接，吊杆的上端与位于最下面的梁固定连接，风力机与上部塔架的顶部、所述梁或/和吊杆的下端固定连接，上部塔架两侧的梁的长度不相等，较长的梁上设置的风力机的数量比较短的梁上风力机的数量多0-10个，所述风力机包括风轮4和机舱5，所述风力机为2-100个，尾舵与上部塔架、梁或/和机舱通过销轴进行连接。

最上面的梁的中部通过1-10根钢丝绳和/或钢材杆与上部塔架的顶端连接，相邻梁的中部通过1-10根钢丝绳和/或钢材杆绳两两连接。

尾舵的数目为1-100个。

吊杆为2-50个。

还包括横拉杆11，横拉杆设置在吊杆之间。

还包括斜拉杆10，斜拉杆的一端与吊杆连接，斜拉杆的另一端与最下面的梁连接。

还包括桅12，桅的一端连接在下部塔架上。

还包括机舱架13，机舱架设置在上部塔架上，风力机设置在机舱架上。

风力机的功率为优选0.5～500kW，最好是2～100kW。

本发明的优点和积极效果是：

(1)叶片寿命长。本发明的上部塔架上安装多个中、小型风力机，其叶片短，在高度方向上受风切变影响小，短叶片的疲劳载荷小，同时短叶片的制造技术成熟，性能稳定，因而叶片的寿命长。

(2)占地面积小。考虑到尾流的影响，现有技术的普通风电机组在安装时要相隔一定的距离，而本发明的在一个塔架上的多个风力机仅仅需要考虑风力机侧向的相互影响，大大节省了占地面积。同时，中、小型机组的尾流影响距离短，在风电场内可以布置更多本发明，有利于提高风电场的总装机容量，提高风电场的经济效益。