一、垂直軸風(fēng)電的經(jīng)驗
2005年,行業(yè)投入力量從國外學(xué)習(xí)垂直軸機組技術(shù)。2008年-2012年,國內(nèi)多家企業(yè)先后投入樣機的研究階段。三峽辦、上海舉風(fēng)、福祿公司先后投入了垂直軸Φ型樣機試驗;香港和合、深圳風(fēng)發(fā)、國能風(fēng)電投入了垂直軸H型樣機試驗。
圖3.垂直軸Φ型風(fēng)電場
說是研究,實際上就是對國外技術(shù)的模仿、復(fù)制階段。在結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝上沒有核心突破,從千瓦級就貿(mào)然進入兆瓦級,結(jié)果很明顯,基本都重復(fù)國外的結(jié)果。
這段時間的教訓(xùn),導(dǎo)致垂直軸風(fēng)電技術(shù)的停滯不前,使很多人認(rèn)定垂直軸風(fēng)電就不適合大型化,令人欣慰的是Sandia實驗室2012年重啟了垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的研究。
這個時期探索給垂直軸風(fēng)電發(fā)展留下了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗,在葉片強度、支撐結(jié)構(gòu)等問題上都有進展,垂直軸風(fēng)電的大型化必須克服振動、效率、制動和控制四大問題。下面,對克服震動、效率兩大問題簡要探討。
二、穩(wěn)定的切向力克服振動問題
升力型垂直葉片在旋轉(zhuǎn)過程中,葉片攻角成正弦曲線運動。變化的攻角使的葉片受力明顯傾向一側(cè),加上中軸過長,造成設(shè)備嚴(yán)重偏載震動,影響設(shè)備的安全運行。
圖4.升力型垂直軸葉片攻角變化曲線圖
如果,葉片在旋轉(zhuǎn)過程中,在330°-360°范圍內(nèi),葉片的切向力(升力)方向始終和葉片圓周運動切線方向一致,加上適當(dāng)位置上的支點固定,使風(fēng)機能夠沿中軸線穩(wěn)定運行就像旋轉(zhuǎn)的陀螺,即使我們用力抽拉,陀螺還能穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn),位移偏轉(zhuǎn)很小。避免偏振和諧振的作用,提高垂直軸風(fēng)機的安全運行。
圖5.陀螺
水平軸風(fēng)機也有振動問題,但是其穩(wěn)定的切向力避免了偏振效應(yīng),所以水平軸才能做得更大。如果垂直軸也能避免偏振效應(yīng),那么離大風(fēng)機時代又進了一步。
估計很多人會問怎么才能做到穩(wěn)定的切向力。因為這次我們只做技術(shù)交流。