立軸巨能風電機組介紹

   滿足有效乘風面積空間的拓展需求是實現大幅提高出力能力的前提基礎。巨能機組風力板上的乘風面積是由排列葉片構成的，其無須形成攻擊角度出力方式葉片所需要的流體力學剖面結構與形態來限制其寬幅拓展與導致體態的厚重和加工復雜。單個排列葉片可實現機械化流水線生產，其可在風力板上大量排列設置與整體超長、超寬拓展，排列葉片常規整體寬度25-75米×高度20-65米，或沒有特別的極限因素阻礙其進一步拓展，從而可實現特大乘風捕捉面積的形成，因此巨能機組可很輕松地實現5-10兆瓦以上功率的設計，其宏觀外形如同一個“枝繁葉茂的參天大樹”壯觀美觀（見示意圖）。

    如枝繁葉茂、參天大樹形的立軸巨能風力發電機組000

    在實現特大風輪旋轉直徑設計后，風力板根部沒有粗大支撐結構其巨大懸空力臂重量的支撐問題是如何解決的呢？巨能機組采用的組合式斜拉支撐結構如同“斜拉橋”一樣使風輪的各個風力板懸空重量通過鋼絲繩的均布牽引集中到中部由立軸塔架支撐，因此可形成超長懸空力臂風力板與超輕型化風輪設計，使重量與成本成倍降低，而大面積乘風的輕型化風輪又將導致超低風速下的快速啟動；此外，因葉片的高分子材料大致無需自身進行長期超載荷支撐，因此其耐久性應用將更長久。

    巨能機組如何形成“最高程度出力轉化”能力

    ①風輪擁有乘風面積的擴大空間只完成了增加旋轉出力條件的一半要素，如多數乘風面積距離旋轉中心很近也是難于將乘風出力高效轉成旋轉推力。而巨能機組風力板上的排列葉片通常是在距離立軸較遠的位置設置，從而可使風力板形成巨大的旋轉力矩。【旋轉力矩=乘風出力值×出力中心到旋轉中心的距離】。而其在距離立軸較近位置的風力板上通常完全不設置葉片形成過流空間，因而將引入一個新的設計參數——葉片乘風力臂距離，即：從立軸中心到風力板最內側設置排列葉片處，通常10-30米，作用在巨大乘風力臂葉片上的順風式風力的持續時間也相對較長。

    ②如前所述“幾乎為零的逆風回轉阻力”的乘風出力方式也強化提高了轉化利用效率。

    ③擁有特大乘風力臂的風輪將使自然界風力推力基本全由遠離立軸的乘風葉片承接消耗轉成旋轉推力，其作用于塔架上的整體水平推力很小。

    巨能機組如何形成“最佳程度適應變化”能力

    擁有與風力強度、風向變化形成高效、準確、多重化的適應性調控手段對于能夠實現巨能出力能力的風電設備來講擁有特殊重要的意義與必須，因為其若沒有準確高效的削減負荷與增加出力的調控手段，微弱風力就難于推動特大載荷風機運行，導致本可以形成有效出力的風能資源與發電時空的長期大量丟失；反之在高強風力情況下又將導致空前的破壞力形成，導致本可以增多的發電量的大量丟失。巨能機組是通過“風向定向盤系統”與“多發電機調控系統”的配合調控方式共同達成方便化、高效化、價值化的調控能力與手段。

    ⑴“風向定向盤系統裝置”實現功效能力的“三合一”

    功效1：形成排列葉片周期性伸縮變化，完成出力原理

    上述各個排列葉片的寬度不大，其可通過一個驅動機構共同實現超小移動距離的伸縮變化達成各個排列葉片的合并與展開或是完成∠900度旋轉的周期性變化，而規范與驅動控制其運行的裝置即是“風向定向盤系統裝置”；其是在立軸上設置“凹”或“凸”形的不規則圓盤與配合設置圍繞其周邊跑道旋轉的可通過圓盤形態實現移動變化控制的推拉桿，自然風力驅動風輪旋轉后可自動攜帶各個推拉桿圍繞圓盤周邊跑動使其分別達成周期性驅動一組排列葉片開閉變化，完成巨能機組乘風出力原理。

    功效二：實現對風調控，對應風力方向的變化

    該調控方式十分簡便，只需通過風向標自動監控實現風向定向盤的實時驅動旋轉對風，使凹凸結構始終與氣流方向形成∠900度即可。

    功效三：實現乘風出力調控，對應風力強度的變化

    該調控結構更加簡單，即：通過調控裝置實現將排列葉片的開閉變化幅度一同全部從完全封閉→少量開啟→半幅開啟→全部敞開狀態的逐步過渡，從而實現從少量瀉風→一半瀉風→完全瀉風狀態的逐步過渡或者反向恢復，當迎風一側也全部敞開與逆風回轉一側實現完全一樣時即為機組“臺風時刻”或“維修時刻”的停轉狀態，該調控方式是針對乘風出力面積進行的高精密化逐步增減過渡，再與順風式直接推動出力方式配合導致使其準確性與成效性極高，可滿足任何風力強度與電力負荷變化的大范圍精準調控。

    由此可見，“完成乘風出力原理、對應風向變化調控、對應風力變化調控”這三大任務全由一個簡單輕巧的風向定向盤裝置系統一“兼”挑了，從而導致巨能機組整機成本與風輪重量再進一步大幅度降低。

    ⑵通過“多發電機調控系統”實現價值化調控

    另外一種配合調控方式是采用“多發電機調控系統”，其是風電機組在實現巨能化設計之后所必備的調控手段，其可實現不同風力條件下出力能力與發電能力的匹配對應，實現在微風時刻成倍消減負荷使其能充分地利用微風發電，反之則增加發電機設置數量實現強風時刻數倍增加發電能力的雙向雙重大范圍價值化調控的目標，從而實現各種風能強度與發電時空的最大化利用；這也將導致為大型風電場配合建設的備用電源的功率強度與應用需求大幅消減，又可使巨能機組價值化地參與電網的調峰調控。

    因此，巨能機組是“以價值化調控為主線”進行的，排列葉片的調控效果通常是在合并增加與撤離減少發電機設置數量形成的梯級負荷能力范圍內進行的微調，從而導致增減發電機數量的各個間隔過程實現無階梯的過渡。

    多發電機調控系統通常是由風力機縱向傳動桿驅動的中心齒輪攜帶周邊多個發電機齒輪工作，巨大風輪動力通過傳動桿傳遞到地面或海面，龐大的多發電機調控系統在風機下部設置（見圖示地面的設備機艙）；巨能機組傳動機構擁有天然巨大的傳動比設計空間，可通過傳動設計一同完成傳動比的設計，通常無需專門設置加速齒輪箱。巨能機組通常無需設置制動系統裝置，在臺風時刻可通過上述兩種調控方式的配合實現最大制動效果，即：風輪兩側完全一樣的敞開瀉風與多發電機系統擁有的發電機全部并入。

    ⑶巨能機組具有導致運行穩定的多重天然因素

    1．擁有特大旋轉力臂與力矩的風輪運行本身就是最直接有效導致穩定的形成原因，其巨大“力矩慣性”可有效削平因電流、電磁瞬間波動形成的不穩定影響； 2．巨能機組擁有的特大乘風面積與力矩慣性的配合可平衡一些因局部、時空瞬間風力強度分布不均衡所形成的風力機運行不穩定的形成原因；3．立軸巨能機組沒有塔筒效應影響因素形成等(尤其是在新的風電并網標準采用后，機組穩定性要求問題更加嚴重影響競標業績)。

    結語

    經過介紹解讀是否已經深切感受到，巨能機組的各項功能結構及其綜合協調優勢異常和諧完美，其形態美觀、功能全面、效力巨大、效益顯著、成本低廉，方便生產、運輸、安裝、維護；其無超大負載部件或節點存在，故障與易損起因基本消除，排列葉片容易更換，整機壽命大幅延長，其有望使當前大型風電發展中遇到的“成本、效率、并網、利用率、耐久性、不穩定、不可靠”等問題一次性整體消解，因此推薦在海上、海島、山地、平川大型風電建設中廣泛采用。