[发明专利]一种辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机

说明书

本发明公开了一种辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机，风机包括：基座；塔架；风轮组件，风轮组件设于所述塔架的顶端，风轮组件包括：风轮轴；多个主翼，多个主翼环绕风轮轴的周向均匀间隔开分布，每个主翼均通过连接组件与风轮轴固定相连；多个辅翼，多个辅翼环绕风轮轴的周向均匀间隔开分布，且多个辅翼一一对应地设于多个主翼的邻近风轮轴的一侧，辅翼绕竖向轴线在第一位置和第二位置之间可转动地连接于连接组件上；多个变桨驱动装置，所述变桨驱动装置用于驱动辅翼在所述第一位置和所述第二位置之间转动。本发明的风机可在保证其低速和启动性能的前提下兼顾其在高速下的风能转换率。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机。

背景技术

世界能源目前正呈现清洁化发展的趋势，根据最新发布的《中国可再生能源发展报告2017》(以下简称《报告》)，到2017年，全球可再生资能源消费占比已经达到10.4％，中国的可再生能源消费占比达到11.7％。到2017年底，中国可再生能源总装机容量约6.5亿千瓦，占全国总装机量的36.6％，可再生能源发电总量占全国发电总量的26.5％。风电作为中国装机容量仅次于水电的第二大可再生能源，截止到2017年底的装机容量已达16367万千瓦，风电的采集对减少化石燃料的燃烧和温室气体的排放具有重要意义。

目前的商业风力发电机主要分为两类，即：水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。前者的研究已经取得了相当大的进展，目前风电整机商三菱重工-维斯塔斯已经发布了功率达10MW级别的商业化风力发电机。与此相比，垂直轴风力发电机从研发水平到商业化进度都要落后的多，这与垂直轴风力发电机相对来流方向不断变化的攻角、低于水平轴风机的风能转换率以及缺乏稳定的自启动能力等缺点密切相关。

即便如此，垂直轴风力发电机的结构特点也赋予了其相对于水平轴风力发电机的多种优点。例如，垂直轴风力发电机的齿轮箱和发电机等重型设备设计位置较低，便于安装和维护；不需要偏航装置进行对风，降低了安装成本和结构复杂程度；叶片容易加工和噪音较低，等等。事实上，已有试验证明，平均风速为5.4m/s的500kW可变桨距垂直轴风力发电机的发电成本比水平轴风力发电机低约18-39％。

垂直轴风力发电机主要可分为Savonius(萨沃纽斯)型风机和Darrieus(达里厄)型风机。其中，Savonius型风机叶片利用空气产生阻力做功，风机特点在于具有良好的低速和启动性能，但在高速下风能转换率不理想。而Darrieus型风机在高速下可以有效地实现风能转换，但其低速特性较差，尤其不具有自启动性能。目前也有包含Savonius型风机和Darrieus型风机的复合型风机，其性能介于两者之间。

《报告》中进一步提到，未来风电机组将向大容量、低风速和海上不断发展。设计具有良好低速和启动性能并能兼顾高速下风能转换率的大型垂直轴风力发电机具有急切的市场需求。

目前存在的两种垂直轴风力发电机性能各有优劣，常规的复合型风机在改善了Darrieus型风机启动性能的基础上削弱了其高风速下的风能转换效率，不具备商业化推广的优势，本发明针对这一痛点展开。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机，所述辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机可以在保证其低速和启动性能的前提下兼顾其在高速下的风能转换率，即其低速和启动性能好，同时其在高速下的风能转换率高。