风力发电系统和风力发电方法技术方案

一种风力发电系统具有风车、升力改进设备、电力发电机、存储设备以及控制器。所述风车在接收到气流时旋转。所述升力改进设备具有运行和停止的能力，所述升力改进设备在运行时增加所述风车的叶片的升力。所述电力发电机通过所述风车的旋转来生成电力，并且在抑制所述风车的旋转的方向上生成力矩。所述存储设备存储指示所述电力发电机的与所述电力发电机的旋转速度有关的所述力矩的特性的多个特性图。所述控制器通过切换和使用所述存储设备的与所述升力改进设备的运行或停止的状态对应的所述多个特性图来控制所述电力发电机的发电量。

【技术实现步骤摘要】

本文描述的实施例大体涉及一种风力发电系统和一种风力发电方法。
技术介绍
阻碍风力发电的普及的因素之一是地域限制，例如，在日本。地域限制之一在于，在日本，风速和风向由于其山地气候而快速变化，并且因此，难以维持风力发电系统的稳定输出。以上因素使每风车的发电效率下降，从而导致风力发电系统的引入成本的增加。除了以上，在陆地小的日本，随着风力发电普及，开始出现位置环境的问题，并且在靠近私人住宅或社区的位置是不可避免的情况下，易于出现与噪声有关的各种麻烦。作为使输出稳定或解决如以上的噪声问题的措施，公开了一种提供升力改进设备的技术，升力改进设备例如通过使安装在风车叶片上的电极生成等离子体来控制气流。然而，关于对如以上的升力改进设备的使用，升力改进设备不一定要求在良好的风力条件下致动，并且在稍后将升力改进设备提供即添加到现有风车的情况下，风车初始地被设计为能够在没有升力改进设备的情况下以最大效率生成电力，即使在添加升力改进设备的情况下，有时效率也未改进很多。【附图说明】图1是实施例的风力发电系统的外部透视图；图2是示出了图1的风力发电系统的气流生成设备的配置的视图；图3是示出了实施例的风力发电系统的控制系统的配置的图；图4是示出了实施例的风力发电系统的电力发电机力矩特性(控制图)的图；并且图5是示出了控制图的另一范例的图。【具体实施方式】实施例的风力发电系统具有风车、升力改进设备、电力发电机、存储设备和控制器。风车在接收到气流时旋转。升力改进设备具有运行和停止的能力并且在运行时增加风车的叶片的升力。电力发电机通过风车的旋转来生成电力，并且在抑制风车的旋转的方向上生成力矩。存储设备存储指示待由电力发电机生成的与电力发电机的旋转速度有关的力矩的特性的多个特性图。控制器通过切换和使用存储设备的与升力改进设备的运行或停止的状态对应的多个特性图来控制电力发电机的发电量。待由实施例解决的问题是提供一种能够改进效率并且还使升力改进设备安装在其上的风力发电系统的效率最大化的。在下文中，将参考附图详细描述实施例。图1是示出了实施例的风力发电系统的配置的视图，而图2是示出了图1的风力发电系统的气流生成设备的配置的视图。如图1中所示，该实施例的风力发电系统10具有安装在地面20上的塔30、安装在塔30的顶部上的机舱35、安装在机舱35的上表面上的风向风速仪36、作为在接收到来自前面的风时旋转的风车的风车叶片40等等。电力发电机150 (参见图3)等等容纳在机舱35中。电力发电机150被提供具有从机舱35伸出的旋转轴，并且风车叶片40由该旋转轴支撑。换言之，风车叶片40由从机舱35伸出的电力发电机150的旋转轴支撑。然而，以上配置是在风车不具有增速齿轮的情况下的配置，并且在风车具有增速齿轮的情况下，风车叶片由增速齿轮支撑。风向风速仪36测量风向和风速并且将每个测得的数据传送到控制器110 (参见图3) ο以可自由旋转的方式来支撑风车叶片40。当接收到气流时，风车叶片40旋转。风车叶片40主要由三个风车叶片主体50和提供在每个风车叶片主体50中的气流生成设备60构建。尽管在该范例中描述了其中利用三个叶片构成风车叶片40的范例，但是叶片的数目可以是两个、四个或五个或更多个，并且其数目是不受限制的。风车叶片主体50由介电材料构建，所述介电材料具有风车叶片主体50的外部形状。由于能够引用由合成树脂凝固的玻璃纤维的诸如GFRP (玻璃纤维增强塑料)的介电材料，但是介电材料不限于此，并且在使用构建风车叶片主体的已知介电材料时就足够。注意，整个风车叶片主体50不需要由介电材料构建，而是在其中提供气流生成设备60的至少部分由介电材料构建时就足够。换言之，在其被配置为气流生成设备60的电极彼此不导电并且气流生成设备60和风车叶片主体50的电极不导电时就足够。气流生成设备60被设置为能够由操作员通过对开关111的开/关操作来运行/停止，并且气流生成设备60用作通过在运行时使风车叶片主体50稳定或不稳定地生成气流来增加风车叶片主体50 (风车叶片40)的升力的升力改进设备。关于气流生成设备60的运行/停止的切换操作，切换可以在电力发电机150的旋转速度的测得值达到预定旋转速度时执行，或者可以不手动执行而由风力传感器的计时器控制或检测自动执行。气流生成设备60利用第一电极61、与第一电极61隔开设置的第二电极62、经由线缆线路64在第一电极61与第二电极62之间施加电压的放电电源63构成。第一电极61是具有平板形状的平板电极，并且被埋在风车叶片主体50中。注意，以以下方式提供第一电极61:其中的一个主表面暴露在表面上从而与风车叶片主体50的叶片上表面50a上的外部空气接触，即与风车叶片主体50的背面上的外部空气接触。注意，可以以暴露在风车叶片主体50的腹面上的表面上的方式设置第一电极61。另外，第一电极61的形状不限于平板形状，而是能够为具有诸如圆形形状、矩形形状等的横截面的条形形状。第二电极62是平板形状的平板电极，并且与第一电极隔开设置在比第一电极61距风车叶片主体50的表面更深的位置处，在气流流动的方向上从第一电极61移位的位置处。注意，在这种情况下，可以将第二电极62设置在与气流流动的方向相反的方向上从第一电极61移位的位置处。另外，当以暴露在与风车叶片主体50的叶片上表面50a相同的表面上的方式提供第一电极61的一个主表面时，可以以以下方式将第二电极62与第一电极61隔开设置:其中的一个主表面暴露在与风车叶片主体50的叶片上表面50a相同的表面上和在气流流动的方向或其相反的方向上从第一电极61移位的位置处。另外，第二电极62的形状不限于平板形状，而是能够为具有诸如圆形形状、矩形形状等的横截面的条形形状。注意，第二电极62的形状可以与第一电极61的形状相同。 放电电源63用作电压施加机构并且在第一电极61与第二电极62之间施加电压。放电电源63输出具有例如脉冲波形(正、负极性，正和负双极性(交流电压))波形或交流(正弦、断续正弦)波形的电压。此处，例如，将风车叶片40制造为如下。当通过借助于诸如预浸渍和树脂传递的制造方法将树脂浸渍到玻璃纤维的堆叠中来制作风车叶片主体50时，例如，将金属箔带或金属平板堆叠在纤维之间以形成气流生成设备60的第一电极61和第二电极62，并且制造了风车叶片40。注意，风车叶片40的制造方法不限于以上。此处，将描述由气流生成设备60生成气流的原理。从放电电源63在第一电极61与第二电极62之间施加电压，并且当电位差变得等于或大于预定阈值时，在第一电极61与第二电极62之间引起放电。在这两个电极暴露在风车叶片主体50的叶片上表面50a上的情况下，该放电被称为电晕放电，并且在电极中的至少一个被埋在风车叶片主体50中的情况下，该放电被称为阻挡放电，并且产生低温等离子体。换言之，气流生成设备60通过放电等离子体的动作来生成气流。在以上放电中，由于能够仅将能量给予气体中的电子，所以能够通过利用对气体的少许加热来使气体电离以产生电子和离子。所产生的电子和离子由电场驱动，并且结果电子和离子与气体分子碰撞，运动动量转移到气体分子。换言之，能够当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电系统，包括：风车，其被配置为在接收到气流时旋转；升力改进设备，其具有运行和停止的能力，所述升力改进设备在运行时增加所述风车的升力；电力发电机，其被配置为利用抑制所述风车的旋转的力矩而通过所述风车的旋转来生成电力；存储设备，其存储指示待由所述电力发电机生成的与所述电力发电机的旋转速度有关的所述力矩的特性的多个特性图；以及控制器，其被配置为通过切换和使用所述存储设备的与所述升力改进设备的运行或停止的状态对应的所述多个特性图来控制所述电力发电机的发电量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田中元史，志村尚彦，大迫俊树，山田敏雅，松田寿，大西祐太，中山真哉，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP