[发明专利]一种风机、风机风轮、风机风轮的叶片及风机的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电技术，特别涉及一种风机风轮的叶片，还涉及到一种包括该叶片的风机风轮和包括该风机风轮的风机；还涉及一种风机的控制装置。

背景技术

对风能的利用是当前世界能源利用中，利用率增长速度最快的能源利用方式；当前，主要通过风力发电机(简称为风机)将风能转化为电能，再对电能加以利用。

风机一般包括风轮、发电机组和塔筒。风轮包括多个叶片和轮毂；轮毂可旋转地安装在塔筒顶端，并通过传动系统与发电机组的转子相连；多个叶片的根部均安装在轮毂上，各叶片的末端向外伸出。在风电场，风轮能够在风的作用下旋转，吸收风能，将风的动能转变为机械能，使轮毂旋转；轮毂再通过传动系统带动发电机组运转，使发电机组输出电能。

根据风机设计容量不同，不同的风机具有不同的额定风速，进而风机的风轮具有预定的直径，叶片具有预定的长度。但是由于风电场的风速具有不稳定性，且风电场的风速很少情况下与风机的额定风速相匹配。为了获得较大的额定风速，使风机具有较大的容量，通常使风轮具有较大直径，且通常设定较高的额定风速：如兆瓦级风机的额定风速通常设定在12-13m/s，但国内绝大多数的风电场全年风速在该额定风速以上的比率仅占7％-10％；因此，各风电场中，风机全年超过90％的时间工作在欠功率的发电状态，这就造成风电场的风机实际平均发电负荷远远低于风机的平均设计装机容量，造成风机发电能力的极大浪费。如果将风轮的直径设定的较小，使风机的额定风速降低，可能会产生风速过高；在风速超过其切出风速时，很容易导致风机失速，也会导致风机无法发电，进而也无法充分利用风机的发电能力，造成风机发电能力的浪费。同时，风速超过风机的切出风速还会造成风机的负载过大，使用寿命降低的问题。因此，由于风电场的风速不稳定，已经造成了风机发电能力的极大浪费。

为了克服由于风电场的风速不稳定造成的风机发电能力的浪费不足，当前的风机还设置有变浆矩系统，变浆矩系统能够使叶片相对于其轴线旋转，改变其浆矩角，获得合适的气动扭矩，稳定风机的输出功率。设置变浆矩系统虽然可以提高对风机发电能力的利用率，但受到叶片表面积的限制，风机发电能力的利用率的提高也受到一定的限制。

另外，由于风电场的风速具有不稳定性，风机的输出功率的波动性很大，进而风机产生的电会对主干电网产生冲击，并会对电网电力设施和用电器产生很大的危害；这也造成风机产生的电能无法大规模并网，进而无法充分利用风机产生的电能，造成了风机发电能力的浪费。

发明内容

为此，本发明要解决的技术问题在于，提供一种风机风轮的叶片，利用该叶片，可以降低风机发电能力的浪费，提高对风机发电能力的利用率。

在提供上述叶片的基础上，还提供了种包括该叶片的风机风轮和包括该风机风轮的风机。另外，基于上述风机风轮的叶片，还提供一种风机的操作控制装置。

本发明提供的风机风轮的叶片包括叶片体，还包括伸缩机构，所述伸缩机构包括滑动配合的第一部件和第二部件；所述第一部件和第二部件之间相对滑动的方向与叶片体的延伸方向平行；所述第一部件与所述叶片体的根部相连，所述第二部件与轮毂相连。

可选的，所述伸缩机构为液压缸，所述第一部件和第二部件分别为液压缸的缸体和活塞杆。

可选的，所述伸缩机构还包括驱动第一部件相对于第二部件滑动的伸缩驱动件。

可选的，所述第一部件和第二部件可旋转配合，形成的旋转轴线与叶片体的延伸方向平行；还包括驱动第一部件相对于第二部件旋转的变浆矩驱动机构。

可选的，所述第一部件和第二部件均为筒状结构，所述第一部件套装在第二部件的内部。

本发明提供的风机风轮包括叶片和轮毂，所述叶片的根部与轮毂相连，所述叶片为上述任一种叶片。

本发明提供的风机包括风轮、发电机组和塔筒，所述风轮安装在塔筒的顶端，所述风轮为上述的风机风轮。

本发明还提供一种风机的操作控制装置，所述风机包括风轮，所述风轮包括上述叶片，该操作控制装置包括风速检测装置、控制器和伸缩控制装置；所述风速检测装置用于检测风电场的风速，所述控制器能够根据风速检测装置的检测信号及预定的策略向所述伸缩控制装置发送控制指令；所述伸缩控制装置能够根据控制指令使所述伸缩机构进行伸缩；

所述预定策略包括：在风电场的风速大于第一预定风速时，使所述伸缩机构缩短；在风电场的风速小于该第一预定风速时，使所述伸缩机构伸长。