[实用新型]卧装串联封闭式垂直轴叶齿机阵列风电场单元

说明书

一种卧装串联封闭式垂直轴叶齿机阵列风电场单元，它属于风力发电领域，其单台叶齿机取风单元由单台卧装封闭式垂直轴叶齿机与由双向集风口、通风通道、旁路通道、调风门组成的拦风坝单元相连接构成，而单台卧装封闭式垂直轴叶齿机的中心轴与发电机通过传动装置连接构成单台卧装封闭式垂直轴叶齿机发电单元；由多个单台叶齿机取风单元通过传动轴串联连接后形成叶齿机串与发电机相连接而构成；拦风坝相同高度上多个叶齿机取风单元(南北方向)由通风通道相连接并且与旁路通道、调风门组成的调风通道构成逐级取风的单层发电场单元；发电场单元中的发电机根据叶齿机以及与之相连接的传动机构的传递能力设置在拦风坝水平方向上的中间部位。

技术领域

本实用新型涉及一种卧装串联封闭式垂直轴叶齿机阵列风电场单元，它属于风力发电领域。

背景技术

近些年水平轴风力发电高速发展，促进了风力发电技术的不断进步，为风力发电的更大规模发展提供了可能，但是水平轴风力发电的第一个严重的缺点就是谐波污染，通常认为风电在局部电网容量中超过10％时将无法保证电网的稳定运行，当然这也取决于局部电网的特性和控制能力，然而现有的风电的发电量还很低，在局部电网容量中的占比也是微乎其微；水平轴风力发电的第二个缺点是无法消除风灾的危害，当风级达到一定程度(V＝25m/s)时，水平轴风电机组順桨后便不再发电；水平轴风力发电的第三个缺点是风能利用率很低，以20m/s风速为例，其最大风能利用率不大于8％。

现有的垂直轴风力发电机的风轮均为敞开式结构，转轴上的叶片至少有一半无法产生扭转而且具有一定的阻力矩抵消相当数量的风动力矩，其风能利用率(风轮对应的面积)小于50％；无论风轮直径尺寸多大，其风轮对应截面均无法使其风力增速；由于风轮结构为敞开式，其风轮半径范围内所受风力无法集中于最大半径处，风能利用率无法达到最大值。

发明内容

水平轴风力发电机是指其叶片与其安装的传动轴相垂直，而传动轴的中心线与所受风力的方向大致相同，传动轴通过其它装置如稳速系统装置与风力发电机直接相连接。

垂直轴风力发电机是指其叶片与其安装的传动轴相平行，而传动轴的中心线与所受风力的方向相垂直，其传动轴即可与水平面垂直也可与水平面平行，本专利所述的垂直轴风力发电机其传动轴与水平面平行。

本实用新型在于克服了已有技术的缺点，提供一种卧装串联封闭式垂直轴叶齿机阵列风电场单元，适用风速6.0m/s-47.2m/s(风级5级-14级)，拦风增速、逐级取能使风能利用率大幅度提高，外部风级越高风能利用率越高(59％～99％之间)，并可按设计要求控制取能级数达到控制拦风坝出口风速不大于6.0m/s以消除风灾的目的。

单台取风单元由单台卧装封闭式垂直轴叶齿机与集风口(双向)、通风通道、旁路通道、调风门组成的拦风坝单元相连接组成，且单台卧装封闭式垂直轴叶齿机的传动轴与发电机通过传动装置连接而构成单台卧装封闭式垂直轴叶齿机发电单元；拦风坝之相同高度的列上(南北方向)多个单台卧装封闭式垂直轴叶齿机取风单元由通风通道相连接且与旁路通道、调风门组成的调风通道构成逐级连续取风的列上发电单元，本设计为七级连续取风且可根据风力的大小开通相对应数量的卧装封闭式垂直轴叶齿机；拦风坝之相同高度的行上(东西方向)多台卧装封闭式垂直轴叶齿机通过其传动轴由万向联轴器连接形成卧装串联封闭式垂直轴叶齿机串与发电机连接，发电机传动轴采用双轴伸结构可双端连接卧装串联封闭式垂直轴叶齿机串，根据卧装封闭式垂直轴叶齿机传动轴的扭曲强度本设计采用双端各连接五台卧装封闭式垂直轴叶齿机，发电机的安装位置在拦风坝所占有的空间由拦风坝外斜立面使风力均分到与发电机双端连接的第一台卧装封闭式垂直轴叶齿机之上；同一平面上由万向联轴器行上连接、由通风通道列上连接的卧装封闭式垂直轴叶齿机形成了卧装串联封闭式垂直轴叶齿机阵列风电场平面单元，多层(预计四十层)阵列风电场平面单元组成小规模风电场，多个小规模风电场(沿东西方向)相连接组成大规模风电场。