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会“自我保护”的风力发电机 未来智能风车

会“自我保护”的风力发电机 未来智能风车

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【摘要】:
目前,为了提高风电机组发电性能,风轮的直径越来越大,但过大的风轮导致的成本提升远大于其发电量收益。MoDaR风轮的设计初衷就是为了解决这一问题,MoDaR风轮为下风向风轮,叶片分为叶根段和叶尖段两部分,两段叶片用铰链连接。   弗吉尼亚大学工程师EricLoth设计了一款仿棕榈树的下风向可变形的风轮MoDaR(MorphingDownwind-AlignedRotor)。

    风力发电机的叶片越大,机器生产的电量就越多,难怪从1995年到2012年风轮标准直径增加了115英尺,平均产量从0.75兆瓦增加到2.5兆瓦。但在某些时候,风轮太大会使本身造价高于生产的电量价值。

    很快,我们就会遇到这个问题”,埃里克勒思(Eric Loth)说到,他是弗吉尼亚大学工程师。勒思受到棕榈树面对强风时弯曲能力的启发,设计了顺风对准变形风轮(Morphing Downwind-Aligned Rotor),简称顺变轮(MoDaR)。

 

 

 

    一款仿棕榈树的下风向可变形的风轮,叶片分为叶根段和叶尖段两部分,两段叶片用铰链连接。它带铰链的叶片顺风转动以便有效捕获风能。叶片是轻质的,因而长度能达780英尺,使得输出电量增加到50兆瓦。

    MoDaR风轮在受到大风时,可以通过铰链使叶片沿风向向后弯曲,减小机组扫风面积,从而达到控制发电量和机组载荷的效果。而目前主流的MW级机组的风轮,则是通过变桨达到控制发电量和机组载荷的效果。

    该设计试图采用可控的风轮扫风面积来降低机组成本,但这带来的问题就是:

    1、叶片必须足够轻,才能够在叶片向后收拢时铰链与偏航轴承承受的载荷不至于过大;

    2、来流风经过上风向的塔筒后,湍流强度增大,会使得机组载荷提高。

    这么大的东西很可能在2025年之前都不会投入商业市场,但是对勒思来说这不是问题,“这个想法对于现在较小的风力机来说不是必需的”,他说,“我们在为未来努力。” 也就是说:2025年后风机不再变桨,而是玩断臂。

 

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