为了进一步验证浓缩风能理论的正确性,对风洞实验模型Ⅲ[2]进行了简化改进,研制出200W浓缩风能型风力发电机和600W浓缩风能型风力发电机。1是200W浓缩风能型风力发电机在日本国茨成县取手小学应用照片,主要用于校园网设备用电。实际运行证明:200W机组叶轮直径为1.24m,当自然风速为10m/s时,输出功率为208.6W,2003年在日本经历两次台风袭击,无损坏。该型机组在内蒙古锡林郭勒盟年平均风速最高的苏尼特右旗草原连续运行发电8年至今无一次故障。2是600W浓缩风能型风力发电机在内蒙古农业大学机电工程学院办公楼顶的实际运行实验。该机叶轮采用了新的专用叶轮,直径为2.2m,当风速达到10m/s时,输出功率为600W,具备了与200W机组相同的特点。通过600W机组的运行实验,证明了在相同叶轮、相同自然风速的条件下,该机组的发电输出功率是普通型风力发电机的2.554倍,度电成本可比普通型风力发电机组降低12.6%[3]。
浓缩风能型风力发电机与普通型风力发电机相比,该机型具有以下特点:2.1单机输出功率大在自然风速相同、叶轮直径相同条件下,本机输出功率是普通型机组的2倍以上。
年发电量大本机起动风速为1.8m/s,切入风速低,低风速可建压充电,最高运行风速为35m/s。采用流体力学原理限速,高风速时自动限速可不停机连续发电。噪声低相同功率输出时,本型机叶轮直径比普通型风力发电机叶轮直径小,所受冲击载荷小,且无偏尾机构,浓缩风能装置也具有减振降噪的作用,因此,与其他类型机相比,噪声显著降低。
运行安全性高本机叶轮安装在浓缩风能装置内,即使损坏飞落,也不会伤人、畜和建筑物,在运行过程中具有很高的安全性。机组使用寿命长该机组设计独特,可靠性高,遇到大风或台风也不易损坏。该研究成果获得实用新型专利,于1995年10月3日在北京通过了鉴定,鉴定专家有中科院院士,工程院院士及清华大学教授,鉴定意见为:该机型在国内是首创,与国外类似风能转换系统相比,也有突出特色;研究工作的细致程度和总体水平属国内领先;该机型有良好的开发应用前景。该成果于1998年获得内蒙古自治区科学技术进步奖壹等奖,2000年获中国专利十五年成就展最佳项目奖。1200W浓缩风能型风力发电机在日本国茨成县取手小学应用,主要用于校园网设备用电。
浓缩风能型风力发电机组向日本出口推广应用,已经连续5年销往日本岛根县、群马县、茨成县、石川县,由日本岩谷产业公司和因幡电机制作所代理向日本推广。4为300W浓缩风能型风力发电机在日本国石川县鹿西町的应用试点示范。车载法实验证明:300W浓缩风能型风力发电机叶轮直径1.676m,在自然风速为8m/s、10m/s和12m/s时,功率输出分别为137.8W、254.0W和367.5W。
内蒙古农业大学新能源技术研究所致力于创新发展,提出了适宜草原低风速的浓缩风能型风力发电泵水系统。该系统是由1台1KW和2台2kW浓缩风能型风力发电机并联供电,由可编程控制器(PLC)与变频器共同组成变频提水控制系统,拖动标准型交流潜水泵提水。为了使该系统得到推广应用,我们选择了在年平均风速为4.1m/s的内蒙古锡林郭勒盟苏尼特左旗草原为示范基地,5为5kW浓缩风能型风力发电泵水系统安装过程。
浓缩风能型风力发电机以其综合技术性能指标高、度电成本低、环境效果好(噪音低、安全)、管理成本低等优点受到了国内省(区)和日本用户的好评和欢迎。截止2005年年底,浓缩风能型风力发电机系列产品在国内外装机累计35套,(风光互补系统8套,独立运行机组27套),累计容量12.3kW。其中,向日本出口机组6台,容量合计1.5kW。
结束语《中华人民共和国可再生能源法》已于2006年1月1日起正式实施了,本项法律的颁布必将促进中国可再生能源事业的快速发展。浓缩风能型风力发电机正在加速系列化产品的研发速度,多机组低压并网和单机大型化是今后的发展方向。