[实用新型]一种风力机叶片及风力机

说明书

本实用新型公开了一种风力机叶片及风力机，包括外表面、底面和横流风扇；底面为平面，底面朝向风力机的机舱方向；外表面包括前缘和后缘，后缘为直斜面，前缘设置有圆弧凹槽，圆弧凹槽内设置有支撑板；横流风扇设在圆弧凹槽内，并与支撑板转动连接；横流风扇包括两个端部面板、若干个横流风扇叶片和若干个舵机；横流风扇叶片与舵机连接，机舱上设置有风向标和风速计，风向标、风速计和每个舵机均与机舱内的控制柜相连接。本实用新型能利用任意方向的来流，不需要复杂的偏航机构实现风力机的对风。风轮的启动转矩大，横流风扇叶片能根据风速的大小和方向调整迎角，在低风速时起到充分捕获风能的作用，在大风速时起到气动刹车的作用，以防止风力机发生飞车事故。

技术领域

本实用新型涉及风力机设计、制造和应用领域，特别是一种风力机叶片及风力机。

背景技术

随着可再生清洁能源的不断发展,新能源的利用已经达到了一个新的高度，风能是新能源中最有前途、发展最快的一个，但制约风能开发利用的关键因素是成本居高不下，而降低风电成本的主要方法是高效叶片的设计，叶片的气动设计水平会影响风力机风轮的捕风能力，直接影响风力机的发电成本等。

风力发电机组是将风能转换为机械能再转换为电能的装置，目前的风力发电机组机型按照风轮旋转主轴与地面相对位置的关系，可分为水平轴风力发电机组和垂直轴风力发电机组，而垂直轴风力发电机组根据发电原理不同又可分为阻力性和升力性两大类，目前在并网风力发电领域主要采用水平轴风力发电机组，其基本结构包括风轮、传动系统、发电机、控制和安全系统、偏航系统、机舱、塔架和基础等部分组成，约占95%以上的市场，其技术已经相当成熟，其目前的主要发展方向为单机容量持续增大，变桨、变速、直驱等技术得到广泛应用，但是一般情况下，水平轴只能利用单方向的来风，只能通过安装结构的偏航装置实现对风，只有一次截风机会，目前水平轴风力机的功率系数Cp值可达到理想情况下贝兹极限(0.593)的80%左右，风能转换效率普遍较低。同时，由于近几年国内风力发电的快速发展，风资源丰富的地区基本都建立了风电场，而现有的风力机低风速启动性能差，因此，对低风速风能的利用率低，国内外也有许多风机制造商致力于研制低风速性风力机，而主要技术也是风力机叶片的研制。

垂直轴风力机无需对风装置，可以利用任意方向的风能，因而制造和维护成本将进一步大幅度下降。垂直轴风力机有两大类，一是升力型风力机，如DarrieuS风力机；另一个就是阻力型风力机，如SavoniuS型风力机。然而升力型垂直轴风力机有一大缺点限制了其应用，一般都启动转矩小，启动性能差，必须靠其他辅助动力启动，达到要求的转速才能正常运行，针对这个缺点，国内外目前采用的方法有：(1)附加电动机起动；(2)增大风轮实度；(3)改变叶片的翘动迎风攻角等，例如申请号为201220090012的专利采用了DarrieuS一SavoniuS组合式垂直轴风力机的型式，这样就较好的解决了D型风力机低风速不启动问题，实现了S型叶片和D型叶片的优势互补，这种风力机大都需要具有启动机构和离合器等，这样就增加了系统的复杂性，提高了成本。

目前水平轴风力发电机组虽然作为风力发电的主流机型，但是一般情况下，定桨距（风轮的桨叶与轮毂是刚性连接，叶片的桨距角不变）、无偏航装置的水平轴风力机只能利用单方向的来风，而且只有在额定风速内具有较高的风能利用系数，当风速超过额定风速以后，叶片则进入失速状态，因此这种机型只能利用单一方向、一定风速的风能，对低风速的风能利用率低；而通过变桨系统和偏航系统实现对风和捕捉风能的风力机，由于风速大小和方向变化的随机性，使得变桨和偏航的控制系统复杂，同时复杂的变桨和偏航机构维护难度加大。而升力型垂直轴风力机，一般都具有启动转矩小，启动性能差的缺点，必须靠其他辅助动力启动，达到要求的转速才能正常运行。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种风力机叶片及风力机，该风力机叶片及风力机既适用于水平轴风力发电装置，也适用于升力型垂直轴风力发电，能利用任意方向的来流，使风力机的启动力矩大，具有更好的低风速启动性能和更高的风能利用率。