3 設備平衡

除了擴散體增強技術和材料技術外，風力機全部是常規(guī)的。轉子配備有定節(jié)距的4個葉片，該葉片內(nèi)為焊接鋼架構，表面材料為玻璃纖維。轉子通過一David Brown升速變速箱驅動一常規(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/換流器設備由奧克蘭公司Santon技術有限公司設計和制造，該公司對電池充電器和變速驅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載荷下和地震時倒伏。設備被安裝到一大直徑環(huán)行軌道上，風力機可以沿它旋轉360度，軌道上的旋轉裝置裝有迎風控制系統(tǒng)的電動裝置(圖03)。這種布置提供了穩(wěn)定的基礎。

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

4 設計的優(yōu)點

擴散體增強型風力機與常規(guī)風力機相比有許多優(yōu)點，包括：

噪音低。常規(guī)風力機噪音來自速度最高的轉子頂部，并通過葉片傳向支柱。在Vortec機組中，轉子被一種高密度材料所覆蓋(擴散體)，它防止了噪音從轉子末端向外輻射，因此沒有像用常規(guī)設備時大的支柱產(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，設備蹲坐的外形與起伏的山村很協(xié)調(diào)。

可衰減陣風。擴散體在增加出力的同時，也作為阻風門，衰減陣風的峰值，因而減少了轉子所承受的轉距波動和驅動器上的應力。

鳥類撞擊少。盡管風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)鳥類撞擊快速旋轉的風力機葉片的事故。

基建費用和發(fā)電成本低。風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地區(qū)，并將確保很高的設備可用率。

5 發(fā)展前景

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

Vortec Energy公司已獲得新西蘭科學與技術研究基金業(yè)務發(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支持由工業(yè)研究有限公司(Industrial Research Ltd.)和奧克蘭大學咨詢小組(Auckland Uniservices)提供，另外還邀請了英國國際風能咨詢專家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)生的結果與預期的相吻合，將來擴散體增強型風力機將成為全球風電開發(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)。支持該技術的投資者雖承受高風險，但它可能獲得高的回報。