[发明专利]风力发电自适应风叶

说明书

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，涉及航空、舰船螺旋桨等相关技术领域，具体涉及一种风力发电自适应风叶。

背景技术

使用煤炭和石油能源不但污染环境而且即将枯竭；风能是大自然赐予的永远可免费使用的绿色能源。目前普遍认为风力发电是最佳的可替代绿色能源，但是也存在成本高、发电所需的平均风速大、风场难找、难以大量推广使用的问题。因此目前亟须研发提高发电效率、提高风机风能利用系数、降低风力发电的成本和降低发电平均风速、能在小风广泛的地域使用的风力发电机。

现有风力发电机的缺点是：“小风”不转；“中风”发不多少电(风能和风速立方成正比)；“大风”很少见；即使装机额定功率(对应风速13-14米/秒，6级风)很大，但年发电量很小；年发电量和年平均风速密切相关，全国大部分地区年平均风速小于标准风场风速6米/秒。现有的刚性风叶风力发电机，减小起动风速与增大风能利用系数是一对矛盾，二者不可兼得。小风机为了降低起动风速，却损失了中、大风时风能利用系数，损失了大风能量。大功率风机风叶扭转角是按风速8米/秒设计的，此时风能利用系数较大，却损失了小风风能利用系数，效率较低。大功率风机采用风叶整体变大矩方法虽然减小了起动风速，但只是空转，由于气流方向与风叶扭转角严重失谐，刚刚发电的切入风速仍然较大，浪费了小风风能。而实际中每年小风出现的频度很高，累计能量是很大的。

北京每年约有3-4天刮六级风(10.8-13.8米/秒)，累计小时数占全年总小时数比例很小。北京、广州年平均风速约2.1-2.3米/秒。现风机设计点是8米/秒，不符合中国实际。用本发明研发的风叶和现有同直径风机风叶互换，经与样机对比测试实现了：起动、切入风速小；风能利用系数全面提高，而且风速越小增加的越多，提高了年发电量，降低了发电成本。

见参考文献【1】，《风力机空气动力学》(第二版)，中国电力出版社，2009年6月北京第一次印刷，文中给出轴向诱导因子α的物理内涵。

发明专利申请号为200810105693.5的专利申请，公开了一种风力发电用自适应风轮，本发明在此基础上经过样机研发，性能对比试验，取得很好的效果。

发明内容

本发明针对现有风机技术中存在的问题，提供了一种风力发电自适应(蝙蝠裙)风叶，主要应用于风力发电设备中，提高风力发电效率，降低风机发电成本。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的自适应风叶由硬风叶和柔性蝙蝠裙两部分组成，其中，柔性蝙蝠裙连接在硬风叶的后沿上。硬风叶部分是刚性的，并优化设计了硬风叶的翼型，用于承受弯力、保持翼型形状等；硬风叶的后沿连接蝙蝠裙，蝙蝠裙是柔性的，能有效提高风能利用系数。

本发明提供的风叶经对比吹风试验验证，输出功率比样机全面提高，风速越小提高幅度越大。在直径、叶片数、风速相同条件下，在样机(广州世佳AN-FD400W)换上本发明的蝙蝠裙风叶后，功率提高百分比如下：二级风(3.3米/秒)以下为80％，降低发电成本44％；三级风(微风5.4米/秒)以下为32％，降低发电成本24％；四级风以下(7.9米/秒)为18％，降低发电成本15％，均有试验数据可查。该风叶即充分利用了经常有的小风和中等风速的风，偶尔遇到大风效率也有提高；年发电量大，发电成本大幅降低；使用地域广，便于大量推广使用。

附图说明

下面附图为实施实例附图，仅用于说明本发明中的一个实施例子，但不用于限定本发明的技术方案：

图1为本发明提供的风力发电自适应风叶的一个实例的俯视图和侧视图的示意图；

图2为本发明提供的风力发电自适应风叶的一个实例的硬风叶部分立体外形示意图；

图3为本发明提供的风力发电自适应风叶的一个实例的硬风叶靠叶根四个截面的翼型示意图；

图4为本发明提供的风力发电自适应风叶的一个实例的硬风叶靠叶尖四个截面的翼型示意图。

图中：

1.叶尖；2.叶根；3.凹槽；4.后沿；5.迎风面；6.背风面。

具体实施方式

下面结合附图和实施实例对本发明进行详细说明。