一、 项目的结构特色
【一】本项目创造性的提出了头轻脚重的风力发电机的整体物理结构(见下图),突破了原先水平轴旋翼风车发电风机结构的头重脚轻的设计瓶颈的局限,从而为风力发电机的主体结构使用混凝土材料、普通金属材料、非金属材料和复合材料建造奠定了基础,由此不仅使风帆风力发电机的建造成本得以大幅度的降低,而且能实现风力发电机的单机超大功率发电,为风力发电机真正实现低成本商业化、产业化开辟了一条全新的通道。
8: 风帆风力发电机的运转平台 89、90: 风力发电机的水流导流管
101: 逆时针旋转方向 21: 冲压喷气式翼型风帆 80、82: 系列发电机组
93: 全自动风帆风力发电机中央控制塔
【二】本项目创造性的提出了冲压喷气式翼型风帆的全新结构(见图2),风帆的大面积迎风面不仅提高了风力发电机的捕风能力,而且风帆的冲压喷气式结构的设计亮点,有效的将迎风阻力转换为风机向前运动的动力,极大的提高了风力发电机的动力指标,为实现风力发电机单机超大功率发电奠定了动能基础。
图中: 1: 风帆头部阵列气道组2: 风帆两翼面多级阵列气道组 3: 风帆头部 4: 风帆尾部
5、6: 风帆翼面多级冲压喷气孔
7: 风帆头部进气道口
二、本项目的创新突破点:
冲压喷气式翼型风帆风力发电机一旦研制成功,将是人类低成本、大功率的利用风力发电的里程碑,标志着人类在风力发电领域呈现跨时代的跨越。
【一】实现单机超大功率风力发电
冲压喷气式翼型风帆风力发电机由于其主体结构都是建造在地面上,形成“头轻脚重”的整体结构,就能以笨重的钢筋混凝土建造。其结构、成本优势使该结构的风力发电机很容易一步实现百万千瓦级超大功率单机发电,并可由此形成以超大功率风力发电为主的特大型多功能综合风电场经济区,同时还可以广泛配套运用于科研基地、交通、观光生态农业和旅游中心。
【二】实现风机百年使用寿命和低成本风力发电
本风力发电机的主体结构能以钢筋混凝土筑造,极大的降低了风力发电机的建造成本;以钢筋混凝土筑造的风力发电机,并且实现机电一体化直驱发电,使其没有复杂的机械构造,风力发电机能实现百年使用寿命,并降低了运行维护成本和折旧成本,从而使风帆风力发电机的建造成本得以大幅度的降低。经初步估算,水浮风帆风力发电机的建造成本为人民币1800元/千瓦,磁悬浮风帆风力发电机的建造成本为3000~5000元/千瓦。
【三】实现风力发电机的超低风速启动及稳定可靠运行
由于采用了冲压喷气式翼形风帆的风帆结构,这样的风帆结构具有很强大的捕风能力,是实现超低风速启动的动力基础。
本发明有于采用了对运转平台系统的无机械接触的磁力定位系统定位技术更能在各种恶劣气候环境下实现稳定、可靠运行。
在风帆风力发电机水平旋转运动的方向设计上,巧妙的运用了地球自转的“科里奥利力”原理,从而使风帆风力发电机的水平旋转运动顺应地球自转的进动力影响尤如顺水推舟,风机的水平旋转运动效率得以进一步的提高,保证了能真正的实现超低风速启动、高效旋转运动。
在自然风力的作用下巨大的冲压喷气式翼形风帆受风群体带动超大质量的环形运转平台一旦启动运行,巨大质量、体积的运转平台,具备超强的运动惯性动力储能陀螺效应,能使风帆风力发电机在运行中遭遇风力渐小的低风速情况也不致骤停,保障了风帆风力发电机的恒稳运行。
【四】实现风帆风力发电机的环保运行
由于风帆风力发电机的巨大体积质量所决定,无论是在正常风速还是在灾害性的飓风环境下,都能以匀速圆周运动的态势作相对低速、恒速旋转运动,不会产生运行噪音污染;也由于其结构特征所决定,其所有主体结构都建造于地面,其匀速圆周运动不会在风电场的上空产生三维立体空间运动污染,真正安全稳定可靠的做到风帆风力发电机的环保运行。
【五】将引发一场由风力发电的革命性创新而带来的工业革命
本项目一旦实施推广运用,将一举突破万千瓦级风力发电犹如天方夜谭的神话,并将引发一场新能源大开发、材料的广泛运用、环境综合治理、资源综合利用、地球大气物理学科等综合科研等领域的由能源革命带来的重大变革。