[发明专利]一种减小风力机尾迹损失的等离子体流动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及能源技术领域，用于风力发电行业，具体地涉及一种减小风力机尾迹损失、提高风力机发电效率的新方法，更具体地涉及一种减小风力机尾迹损失的等离子体流动控制方法。

技术背景

能源是国民经济重要的物质基础，也是人类赖以生存的基本条件，国民经济发展的速度和人民生活水平的提高都有赖于提供能源的多少。传统化石能源的逐步耗竭，以及对环境的污染，使能源危机已明显逼近。我国已成为世界能源生产和消费大国，随着经济和社会的不断发展，我国能源需求将持续增长，能源的短缺已成为制约经济发展的一个关键问题。开发可再生的绿色能源是社会可持续发展的必由之路。因此，可再生新能源的开发和利用越来越引起人们的关注。可再生能源包括水能、生物质能、风能、太阳能、地热能和海洋能等。这些资源潜力大，环境污染低，可持续利用，是有利于人与自然和谐发展的重要能源。自上世纪70年代以来，可持续发展思想逐步成为国际社会共识，可再生能源开发利用受到世界各国高度重视，许多国家将开发利用可再生能源作为能源战略的重要组成部分，提出了明确的可再生能源发展目标，制定了鼓励可再生能源发展的法律和政策，可再生能源得到迅速发展。近年来，在开发研究的绿色能源中，风能已成为世界上发展最迅速的能源之一，预计今后10年内其年增长率将达到20％。风能被称为“未来的能源”，它与传统能源如煤、石油和原子能不同，既不会对环境造成污染，也不会枯竭。在生活水平逐渐上升的发展中国家，风能是一种安装简便而有效的能源，而且常常是可向偏远地区供电的唯一方式。在工业化国家，风能不失为一种兼顾能量增容和环保要求的新型能源。

与大多数能源的成本在上涨不同，随着技术的进步，风能的成本却下降，风能的经济性在不断提高。比如，丹麦的一座大风力发电站的发电成本近10多年来降低了约三分之二。本发明正是针对降低风电成本、提高风电经济性而提出的。风电场中许多风力机布置在一起，一些风力机将处于另一些风力机的尾迹中，使风力机的性能受到影响，功率输出减小，影响整个风电场总的功率输出。本发明通过改善风力机的尾迹，可以提高整个风电场总的输出功率。

发明内容

本发明的目的在于提出一种减小风力机尾迹损失的等离子体流动控制方法，采用本发明的方法一方面可以减小风力机的尾迹损失，另一方面可以减小尾迹对下游风力机的干扰，进而可以提高整个风电场总的输出功率。

为实现上述目的，本发明提供的减小风力机尾迹损失的等离子体流动控制方法是：

在绝缘材料两侧非对称地布置两块金属电极，其中一块金属电极裸露在空气中，另一块金属电极嵌在绝缘材料里，组成一组等离子体激励器，该等离子体激励器安装在风力机叶片吸力面的尾缘处，安装方式须使等离子体诱导流动方向与主流方向相同；等离子体激励器的两个金属电极上施加等离子体激励电压，在嵌入绝缘材料内的金属电极上方生成弱电离的低温等离子体，通过离子与中性气体分子的碰撞向边界层输送能量，使周围空气形成静流量为零的水平方向射流，加速附面层内的气流流动。

所述减小风力机尾迹损失的等离子体流动控制方法，其中，等离子体激励器距离叶片尾缘1-1000mm。

所述减小风力机尾迹损失的等离子体流动控制方法，其中，等离子体激励电压为1-100kV、等离子体激励电压的频率为1-1000kHz的交流电。

所述减小风力机尾迹损失的等离子体流动控制方法，其中，所述的等离子体激励器的绝缘材料为聚四氟乙烯、陶瓷或石英玻璃。

所述减小风力机尾迹损失的等离子体流动控制方法，其中，所述的等离子体激励器的绝缘材料厚度为0.01-100mm。

所述减小风力机尾迹损失的等离子体流动控制方法，其中，所述的等离子体激励器的金属电极的材料为钨、钼、钢或铜。

所述减小风力机尾迹损失的等离子体流动控制方法，其中，所述的等离子体激励器的金属电极形状为长方形。

所述减小风力机尾迹损失的等离子体流动控制方法，其中，所述的等离子体激励器的金属电极宽度为0.1-100mm。

本发明在减小风力机尾迹损失方面与公知技术有很大的区别：等离子体流动控制是一种基于等离子体气动激励的流动控制技术，等离子体激励以等离子体为载体，对流场施加一种可控的扰动。本发明的创新点体现在：

1)将等离子体流动控制方法应用于减小风力机尾迹损失；

2)等离子体激励是电激励，没有运动部件；

3)结构简单、功耗低、激励参数容易调节；

4)激励作用频带宽和、响应迅速。

附图说明

图1是本发明采用的等离子体激励器的结构示意图；