垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法技术

本发明专利技术涉及风力发电技术领域，提供一种垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法，它包括：由上至下多个传动轴连接构成一个整体传动轴；多个转向机构，多个转向机构沿多个传动轴的高度方向依次对应设置；多层发电单元，多个发电单元与多个转向机构一一对应设置，且多层发电单元分配不同的额定功率数值；多个离合器，离合器对应连接于多个发电单元与多个转向机构之间，利用离合器合理控制接入对应额定功率的发电单元和数量，匹配风能进行发电，可以实现全功率覆盖发电，提高了风力发电效率，比较容易达到平价上网发电；并且具有机组运行平稳，安全可靠和便于维护的优势。安全可靠和便于维护的优势。安全可靠和便于维护的优势。

【技术实现步骤摘要】
垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法


[0001]本专利技术涉及风力发电
，尤其涉及一种垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法。

技术介绍

[0002]风力发电技术在“双碳”目标的推动下快速发展，目前三叶式水平轴风力发电机组已经遇到往大功率机组发展的瓶颈，而具有大功率发展潜力的垂直轴涡轮风力发电技术获得长足地发展。
[0003]但是，由于风能的时效性、季节性的特性所限，在不同的时间和不同的季节，风能指数差别很大，发出的功率也差别很大。目前对风力发电的要求，在陆地风速范围在2.5
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25m/s的范围内的风能都视为是有效风能，有的风速取值还要高。这样，风力机的功率随着风速的变化，功率变化也很大，特别是在低风速区域，风速的波动性更大，因此，功率的波动也很大，而为了提高风力机的满发小时数，目前的设计都采用的是全功率发电，这种全功率发电对于小于15MWh的机组，采用直驱式或半直驱的单发电机机组还可以适应发电机的功率因数。但对于大功率机组，比如50MWh机组，功率波动范围在1MW
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50MW之间波动，特别是在低风速区在低功率下运行的时间又很长，而为提高满发小时数，大小功率均要视为有效功率，如果采用单电机(50MWh)发电，在低负荷下，发电机的效率将会大幅度下降。在这种情况下，如果用小功率的发电机去匹配低风速的小功率发电，因为小功率发电机的启动功率小，所以很容易将小发电机启动而发出电力，获得了这部分有效功率，但小功率的发电机无法匹配高风速区域的大功率发电，导致较大风能损失无法利用，存在难以全功率覆盖发电的缺陷。因此，本专利技术就是要实现无论在大风速还是在低风速下，发出的大功率或小功率电力均可并网输电。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法，用以解决现有技术中由于风能的时效性、季节性，难以全功率覆盖发电的缺陷，通过合理控制不同层的发电单元进行发电，以匹配不同风速区域的发电需要，特别是无论是在低风速下，还是在高风速下，都可以实现全功率覆盖发电，大大提高了风电机组的满发小时数达到平价上网发电，保证发电机组运行平稳，安全可靠，方便维护。这是三叶式水平轴风力发电机组无法达到的高效率发电的方法。
[0005]本专利技术提供一种垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法，包括：
[0006]由上至下连接的多个传动轴，多个传动轴以连轴器相连，构成一个垂直轴风力发电必须具备的长轴功率传输。这种结构使之每段轴所承受的功率不相同，因此，每段轴由上至下结构尺寸逐渐减小，这就使这个本来很复杂的长轴的加工变成分段加工再组合，简化了加工工艺过程，降低了投资，并用连轴器连接保证它的对中性。
[0007]多个转向机构，所述多个转向机构沿所述多个传动轴的高度方向依次对应设置；
由于采用了转向机构，将垂直轴风力发电的垂直轴发电机，化为水平布置的发电机，简化发电机的制造工艺，降低制造成本，运转效率高，运转平稳，维护方便，特别是对永磁发电机更是如此。
[0008]多层发电单元，多个发电单元与所述多个转向机构一一对应设置，这种分层对发电机的功率分配和多轴连接成长轴紧密配合，形成了一个机动灵活的垂直轴风力发电的发电机组合体系，且所述多层发电单元分配不同的额定功率数值；
[0009]多个离合器，所述离合器对应连接于多个发电单元与所述多个转向机构之间。此处布置离合器，它使各个发电机根据风力的大小依程序将离合器开闭，形成一个由低功率到高功率的发电体系，达到高效的功率全覆盖。
[0010]根据本专利技术提供的一种垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法，每层所述发电单元绕所述传动轴的转动方向分布多个。
[0011]根据本专利技术提供的一种垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法，所述转向机构包括主动伞齿轮、从动伞齿轮、内轴承、外轴承和从动伞齿轮轴，所述主动伞齿轮与所述传动轴连接，所述从动伞齿轮与所述主动伞齿轮啮合连接，所述从动伞齿轮通过所述从动伞齿轮轴支撑于所述内轴承和所述外轴承上，所述从动伞齿轮与所述离合器连接。
[0012]根据本专利技术提供的一种垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法，所述发电单元包括发电机、发电机联轴器和增速机，所述发电机通过所述发电机联轴器与所述增速机连接，所述增速机通过所述离合器与所述从动伞齿轮连接。
[0013]根据本专利技术提供的一种垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法，还包括刹车机构和刹车机构传动轴，所述刹车机构通过所述刹车机构传动轴连接于所述传动轴的底部。
[0014]根据本专利技术提供的一种垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法，还包括推力轴承，所述推力轴承支撑于所述刹车机构传动轴的底部。
[0015]根据本专利技术提供的一种垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法，所述传动轴包括由上至下依次连接的输出传动轴、一级传动轴、二级传动轴和三级传动轴，在所述输出传动轴和所述一级传动轴之间设置输出联轴器，在所述一级传动轴和所述二级传动轴之间设置第一联轴器，在所述二级传动轴和所述三级传动轴之间设置第二联轴器，在所述三级传动轴和所述刹车机构传动轴之间设置第三联轴器。
[0016]根据本专利技术提供的一种垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法，所述输出联轴器、所述第一联轴器、所述第二联轴器和所述第三联轴器均为柔性联轴器。
[0017]根据本专利技术提供的一种垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法，还包括控制系统，所述控制系统与所述多个离合器连接，用于控制所述多个离合器的接触状态。
[0018]根据本专利技术提供的一种垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法，包括：
[0019]根据风速的大小，相应调节各个离合器的接触状态，从而通过传动轴带动转向机构转动，控制对应发电单元进行发电。
[0020]本专利技术提供的一种垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法，根据垂
直轴涡轮风力发电机的结构布置多层发电单元，将大功率机组化解为多个不同小功率的发电单元，利用离合器合理控制接入对应额定功率的发电单元和数量，从而克服由于风能的时效性、季节性所带来的发电效率低的缺陷，匹配风能进行发电，特别适用于低风速区域的风力发电，可以实现全功率覆盖发电，提高了风力发电效率，比较容易达到平价上网发电；并且具有机组运行平稳，安全可靠和便于维护的优势。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是本专利技术提供的垂直轴涡轮风力发电机组的结构示意图；
[0023]图2是本专利技术提供的垂直轴涡轮风力发电机组的俯视图；
[0024]图3是本专利技术提供的伞齿轮转向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法，其特征在于，包括：由上至下连接的多个传动轴；多个转向机构，所述多个转向机构沿所述多个传动轴的高度方向依次对应设置；多层发电单元，多个发电单元与所述多个转向机构一一对应设置，且所述多层发电单元分配不同的额定功率数值；多个离合器，所述离合器对应连接于多个发电单元与所述多个转向机构之间。2.根据权利要求1所述的垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法，其特征在于，每层所述发电单元绕所述传动轴的转动方向分布多个。3.根据权利要求1所述的垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法，其特征在于，所述转向机构包括主动伞齿轮、从动伞齿轮、内轴承、外轴承和从动伞齿轮轴，所述主动伞齿轮与所述传动轴连接，所述从动伞齿轮与所述主动伞齿轮啮合连接，所述从动伞齿轮通过所述从动伞齿轮轴支撑于所述内轴承和所述外轴承上，所述从动伞齿轮与所述离合器连接。4.根据权利要求3所述的垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法，其特征在于，所述发电单元包括发电机、发电机联轴器和增速机，所述发电机通过所述发电机联轴器与所述增速机连接，所述增速机通过所述离合器与所述从动伞齿轮连接。5.根据权利要求1所述的垂直轴涡轮风力发电机组低风速下高效率的发电方法，其特征在于，还包括刹车机构和刹车机构传动轴，所述刹车机构...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭文礼，郭晔恒，孔瑞蕾，谈琦，王茉莉，
申请(专利权)人：河南恒聚新能源设备有限公司，
类型：发明
国别省市：