200W浓缩风能型风力发电机的应用及运行效果.pdf

第28卷第8期农业工程学报Vol.28No.8
2012年4月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringApr.2012225

200W浓缩风能型风力发电机的应用及运行效果

11,2※111
陈松利，田德，辛海升，韩巧丽，孙云峰
（1.内蒙古农业大学能源与交通工程学院，呼和浩特010018；2.华北电力大学可再生能源学院，北京102206）

摘要：浓缩风能型风力发电机是使自然风通过聚能装置把稀薄不稳定的风能浓缩和均匀化之后利用的一种风力发电装
置。200W小型机组已经在中国和日本多个地区应用，当自然风速为10m/s时，发电机效率为0.603，机组功率达到了
208.6W，风能利用系数为0.52，运行效果良好。与其它国内外优秀机组相比具有风轮直径较小，起动风速低，风能利用
系数较高等特点。该机组采用6叶片风轮，高风速时可自动限速，安全性高，应用前景广阔。
关键词：风能，发电机，应用，风能利用系数，运行效果
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.08.035
中图分类号：TK83文献标志码：A文章编号：1002-6819(2012)-08-0225-05

陈松利，田德，辛海升，等.200W浓缩风能型风力发电机的应用及运行效果[J].农业工程学报，2012，28(8)：
225－229.
ChenSongli,TianDe,XinHaisheng,etal.Applicationandoperationeffectof200Wconcentratedwindenergygenerator[J].
TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2012,28(8):225－229.(inChinese
withEnglishabstract)

本文在多年应用基础研究的成果基础上通过对所研
0引言
制的200W机组实际运行分析以及与国内外风力发电机
风能是对环境无污染，对生态无破坏的一种可再生总体性能比较验证了浓缩风能理论的合理性，证明了该
能源，风能蕴藏量巨大，分布广泛，全球可利用的风能机组具有风能利用系数大、切入风速低、发电量大、机
资源1.3×1011kW；中国可利用的风能资源为2.53×组振动小、噪音低，寿命长等特点[2-5]，提高了风电品位，
l08kW；内蒙古地区可利用的风能资源为0.618×108kW，具有明显的经济和环保效益，可以作为小型风力发电机
居中国各省（区）首位[1-2]。因此，研究与开发利用风能换代新产品应用。
对于人类生产的可持续发展具有重要意义。但是风能不
1200W浓缩风能型风力发电机的构成
稳定性和风能能流密度低等问题给风能利用带来了一定
困难[2-5]。国际上风力发电产业化进程虽然也较快，但是1.1结构组成
与火电、水电等常规能源发电相比仍然存在度电成本高、200W浓缩风能型风力发电机整体结构如图1所示，
年运转率低，实际经济效益低等弱点[3-4]，为了解决这一该机由浓缩风能装置、发电机、叶轮、尾翼、回转体、
问题，内蒙古农业大学新能源技术研究所在国家基金委塔架等部件组成。装有叶轮的发电机置于浓缩风能装置
和内蒙古科技厅资金资助下，经过多年研究形成了浓缩内，同尾翼一起构成风力发电机的主体，由于增压圆弧
风能理论[5-16]。为了验证浓缩风能理论的正确性，设计制板和尾翼的共同作用，该风力发电机可自动迎风导向[3]。
作了试验模型。并在中国航天工业总公司701研究所的1.1.1浓缩风能装置
FD-09低速风洞进行了试验[13-16]，随着研究的深入，其形根据浓缩风能装置的工作原理和前期风洞试验结
体结构也不断改进。200W浓缩风能型风力发电机是由浓果，在保证性能和强度的基础上，近可能简化结构，降
缩风能型风力发电机整体模型风洞试验模型Ⅲ简化改进低成本。浓缩风能装置由4部分组成，如图2所示。前
的。200W浓缩风能型风力发电机是中国专利产品（专利方设收缩管和增压圆弧板，中间设中央流路圆筒，后部
号：ZL94244155.9）[3-4]。它既可独立运行、又可与光伏设扩散管。当自然风流经该装置时，被加速、整流和均
[2-4]
发电组成风光互补发电系统运行。匀化，从而提高了风能的利用率。

1.1.2叶轮
收稿日期：2011-08-10修订日期：2012-03-27叶轮是风力发电机捕获风能的最主要装置，也是各
基金项目：国家自然科学基金资助项目（59306060、59776033）；内蒙古科种类型风力发电机的核心机件之一，浓缩风能型风力发
技攻关项目（95-01-17）电机叶轮置于其独特的流