3 設(shè)備平衡

除了擴散體增強技術(shù)和材料技術(shù)外，風(fēng)力機全部是常規(guī)的。轉(zhuǎn)子配備有定節(jié)距的4個葉片，該葉片內(nèi)為焊接鋼架構(gòu)，表面材料為玻璃纖維。轉(zhuǎn)子通過一David Brown升速變速箱驅(qū)動一常規(guī)的1 200min-1、400V的ABB公司生產(chǎn)的同步發(fā)電機，發(fā)電機變頻運行。轉(zhuǎn)子、變速箱和發(fā)電機(圖02)由美國的新世界電力公司(New World Power)提供。

變頻交流電先整流成直流電，然后逆變?yōu)?0Hz的交流電，經(jīng)升壓變壓器送入當?shù)仉娏镜?1kV電網(wǎng)。整流器/換流器設(shè)備由奧克蘭公司Santon技術(shù)有限公司設(shè)計和制造，該公司對電池充電器和變速驅(qū)動器的制造有多年經(jīng)驗。

考慮到擴散體的尺寸，需要一大型穩(wěn)定的地基防止在大風(fēng)載荷下和地震時倒伏。設(shè)備被安裝到一大直徑環(huán)行軌道上，風(fēng)力機可以沿它旋轉(zhuǎn)360度，軌道上的旋轉(zhuǎn)裝置裝有迎風(fēng)控制系統(tǒng)的電動裝置(圖03)。這種布置提供了穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

由于該種風(fēng)力機可以避開大風(fēng)且擴散體罩具有保護轉(zhuǎn)子不受大風(fēng)影響的能力，因而轉(zhuǎn)子設(shè)計簡單不需要控制葉片節(jié)距。這使得該種風(fēng)力機非常適合在大風(fēng)地區(qū)使用，且維修量很小。

4 設(shè)計的優(yōu)點

擴散體增強型風(fēng)力機與常規(guī)風(fēng)力機相比有許多優(yōu)點，包括：

噪音低。常規(guī)風(fēng)力機噪音來自速度最高的轉(zhuǎn)子頂部，并通過葉片傳向支柱。在Vortec機組中，轉(zhuǎn)子被一種高密度材料所覆蓋(擴散體)，它防止了噪音從轉(zhuǎn)子末端向外輻射，因此沒有像用常規(guī)設(shè)備時大的支柱產(chǎn)生的噪音。

用地少。就同樣的能源輸出而言，Vortec機組與常規(guī)風(fēng)力機相比需要較少的用地，減少了土地購置和租用費用。

不影響景觀。Vortec機組很容易地涂上各種顏色，當從遠距離觀看時能與各種背景相融合，設(shè)備蹲坐的外形與起伏的山村很協(xié)調(diào)。

可衰減陣風(fēng)。擴散體在增加出力的同時，也作為阻風(fēng)門，衰減陣風(fēng)的峰值，因而減少了轉(zhuǎn)子所承受的轉(zhuǎn)距波動和驅(qū)動器上的應(yīng)力。

鳥類撞擊少。盡管風(fēng)力機能涂上不同的顏色降低了視覺影響，但對于飛到附近的鳥類卻很醒目，不會出現(xiàn)鳥類撞擊快速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)力機葉片的事故。

基建費用和發(fā)電成本低。風(fēng)力機使用了非常簡單的定節(jié)距葉片，不需要節(jié)距控制制動器或控制系統(tǒng)。這將大幅度降低維修費用，特別是在新西蘭的大風(fēng)地區(qū)，并將確保很高的設(shè)備可用率。

5 發(fā)展前景

轉(zhuǎn)子直徑為7m的原型風(fēng)力機將要進行6個月的試運行，對控制系統(tǒng)進行仔細調(diào)試并驗證設(shè)計參數(shù)。初步測量數(shù)據(jù)表明，風(fēng)力機轉(zhuǎn)子風(fēng)速增強了約1.72倍，這與Grumman空間公司研究小組的計算和它們在0.5m模型上進行的風(fēng)洞試驗結(jié)果相吻合。

Vortec Energy公司已獲得新西蘭科學(xué)與技術(shù)研究基金業(yè)務(wù)發(fā)展部的資助約350000美元，用以支付6個月試驗期的費用。

監(jiān)視和試驗方案的技術(shù)支持由工業(yè)研究有限公司(Industrial Research Ltd.)和奧克蘭大學(xué)咨詢小組(Auckland Uniservices)提供，另外還邀請了英國國際風(fēng)能咨詢專家Garrad Hassan獨立檢驗和監(jiān)督Vortec7機組的試運行計劃。

表1給出了Vortec機組未來的開發(fā)方案。

如果試驗方案產(chǎn)生的結(jié)果與預(yù)期的相吻合，將來擴散體增強型風(fēng)力機將成為全球風(fēng)電開發(fā)方案的一個主要部分，可廣泛用于其它待開發(fā)的地區(qū)。支持該技術(shù)的投資者雖承受高風(fēng)險，但它可能獲得高的回報。