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非并网小型风力发电机列举

供稿人:张蓓文;罗天雨  供稿时间:2007-1-4   关键字:风力发电机  小型  民用  
在风能领域,国际风力发电机组的发展,一方面越来越趋于大型化,风机单机容量不断增大;另一方面,也有部分厂商却着眼于小型风力发电机的开发。由于小型风力发电机多为民用,具有尺寸小、安装使用方便、成本低、效率高等特点,因此适用于各种地域和气候环境。近年来,美国、英国、日本等国家已都推出相应的产品。本文列举日本Zephyr公司、日本神钢电机、英国Quietrevolution公司开发的新型风力发电机产品,供读者参考。
Airdolphin Mark-Zero:空中海豚
日本Zephyr公司开发了一种小型风力发电机――Airdolphin Mark-Zero,该小型风力发电机额定输出功率为1kW,总质量16kg,适合在各种风速下运行。内置控制器为30万日元(约合人民币2.3万元)。

图片来源:Zephyr公司网站资料

该小型风力发电机具有5大技术特点:
 
1.质量轻
 
通过采用新开发的叶片设计和碳素纤维强化塑料,实现总质量仅为15kg,每瓦15g(连续额定输出功率为1kW)。
 
2.发电风力范围大
 
可在切入风速为2.5m/s到切出风速为50m/s情况下连续运行发电,提高发电总量。
 
3.采用电动辅助转子
 
风机采用发电机启动转子,使得转子快速达到切入风速点,提高了微风条件下速度慢的起动性能,增加累积电能。每分钟,涡轮有10秒钟利用之前产生的电力驱动转子,以150rpm的速度旋转,当转子已经由风力旋转启动后,则电动辅助系统停止运行。
 
4.可旋转方向舵
 
就像鱼儿在水中应对强流那样,新发明的方向舵能在空气紊流中保持螺旋桨正对最大风力,增加累积电力。该风机的名字“Airdolphin”(空中海豚)正是来源于这一技术。
 
5.采用静音叶片
 
新发明的叶片具有极低的噪音,受到猫头鹰的翅膀原理启发,对于叶片表面采用特殊处理。采用低噪音叶片的风机也确保了更高的转换效率。
 
表:Airdolphin Mark-Zero主要参数

额定输出
1kW(风速12.5m/s)
最大输出
>2.5kW
叶片尺寸
1800mm
叶片材料
碳素纤维强化塑料,每片350g
切入风速
2.5m/s
切出风速
50m/s
重量
15kg
创新功能
内置控制器
旋转方向舵
无螺栓机体结构
资料来源:Zephyr公司网站资料

日本家用垂直轴风车
 
据日经BP社报道:日本神钢电机开发了一种家用风力发电机,该风力发电机采用垂直轴风车叶片,而不是普通的螺旋桨叶片。可以利用来自各个方向的风,具有风切音较小的优点,由于采用了静音设计,因而也可用于住宅密集区。虽然与螺旋桨型风车相比,垂直轴风车的能量转换率比较低,但神钢电机推出的家用产品更重视结构简单及减小噪音方面的设计。
 
图片来源:日经BP社网站资料
 
该垂直轴风车为了能在2m/s的风速下发电,在使用低阻力轴承以减小机械损耗的同时,叶片材料采用铝合金减轻了重量。同时该风车通过自行开发产品部件及减少使用部件的数量,降低了价格,适于家庭使用。神钢电机根据风车直径及高度的不同,共推出4款产品,价格为20万日元~30万日元/台(约合人民币1.33万元~2万元/台)。除家庭外,预计这种小型风力发电机还将用于学校等公共设施。
 
表:神钢电机风车四种型号的输出功率参数
 
型号
WG16-09
WG16-20
WG30-20
WG40-20
风车直径
1.6 m
1.6 m
3.0 m
4.0 m
风车高度
0.9 m
2.0 m
2.0 m
2.0 m
 
 
 
 
输出功率
 
 
 
 
风速2m/s
1.5 W
3 W
6 W
8 W
风速4m/s
12 W
26 W
51 W
67 W
风速7m/s
66 W
150 W
280 W
370 W
风速8m/s
97 W
220 W
410 W
550 W
风速9m/s
140 W
310 W
580 W
770 W
风速10m/s
190 W
430 W
800 W
1060 W
风速12m/s以上
320 W
730 W
1400 W
1800 W
数据来源:日经BP社网站资料
英国垂直型民用风力发电机
由英国Quietrevolution公司制造的一种新型垂直风力发电机QR5,适用于风速较低,风向变化频繁的地区,不久将在美国市场销售。QR5已经获得英国贸易工业部(DTI)“低碳建筑物项目”的认可,产品编号为WT5035;在英国已获得专利保护,在全球其它地区处于专利未决状态。
 
图片来源:英国Quietrevolution公司网站资料
 
据称风力机主体设计成熟,高5米,直径3米,集成了多种形式的结构;三个S形螺旋状叶片的设计可以在获取风能的同时消除噪音和震动;只有一个可移动部件,且密封性良好,更易于日常维护;叶片、支撑杆、转矩管都采用高强度的碳纤维;直驱式内嵌发电机安装于支撑杆中,具有自动关闭和电力高峰跟踪的功能。具体产品性能见下表所示:
 
物理尺寸
高5米,直径3.1米
发电机
采用直驱式,机械集成,6kW的永磁发电机
动力控制
实时追踪动力高峰,优化涡轮机的电力输出
运行方式
风速范围为4米/秒至16米/秒
设计寿命
25年(建议实行例行检查)
叶轮构造
叶片和加强结构层采用碳纤维和环氧树脂
刹车及关闭系统
当风速超过14米/秒将启动超速刹车系统,当风速超过16米/秒将自动关闭系统
塔架安装
至叶片底部的最低支撑杆的高度为9米
远程监控
计算机记录风力机运行状况,
质量保证
所有部件质量担保两年
成本
风力机£25,000,安装视场地情况£5,000至£10,000之间不等
资料来源:英国Quietrevolution公司网站资料
 
扩展阅读
此外,下列国外生产厂商生产的部分小型风力发电机也有各自的技术特点。这里列出生产厂商的网址,供读者参考:
 
Abundant Renewable Energy
www.abundantre.com
 
Bergey Windpower Co.
www.bergey.com
 
 
Entegrity Wind Systems
www.entegritywind.com
 
Energy Maintenance Service
www.energyms.com
 
 
Northern Power Systems
www.northernpower.com
 
Solar Wind Works
www.solarwindworks.com
 
Southwest Windpower Co.
www.windenergy.com
 
Wind Turbine Industries Corp.
www.windturbine.net
 
Genasys Power Systems Ltd
www.genasyspowersystems.co.uk

Proven Engineering Products Ltd
www.provenenergy.com
 
Marlec Engineering Ltd
www.marlec.co.uk
 
Green Dragon Energy
www.greendragonenergy.co.uk
 
Gazelle Wind Turbines Ltd
www.mkw.co.uk
 
The Centre for Alternative Technology
 
参考资料
1.A Small and Convenient Wind Turbine with the World's Highest Performance
 
2.神钢电机家用风力发电机,静音价廉。日经BP社新闻报道
 
3.QR5,英国Quietrevolution公司产品介绍

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