[发明专利]一种风力机停车转动能量回收反用于风力机启动的方法

说明书

一种风力机停车转动能量回收反用于风力机启动的方法，步骤为：改造水平轴风力机并为其加装风速探头、扭矩仪、电磁离合器和卷簧式能量回收器；对改造好的水平轴风力机开展风洞吹风实验；选定一处风场，将水平轴风力机架设在风场内，对叶片安装角进行设定，实时测量自然风风速；当自然风风速首次达到启动风速后，水平轴风力机正常启动并进行发电；在水平轴风力机正常发电过程中，若自然风风速逐渐减小，且减小到维持风力机正常运转的最小风速时，通过卷簧式能量回收器进行能量回收；当自然风风速逐渐增大并再次达到维持风力机正常运转的最小风速时，通过过卷簧式能量回收器进行能量释放，使水平轴风力机在维持风力机正常运转的最小风速下实现启动。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，特别是涉及一种风力机停车转动能量回收反用于风力机启动的方法。

背景技术

对于升力型水平轴风力机而言，尽管其具有高尖速比和高风能利用率的特点，但风力机启动难问题始终存在，由于风力机的启动风速较大，导致风力机不易被启动，即使风力机顺利起动，一旦风速减小到一定程度使得风力机停止转动，很可能导致风力机无法自启动，从而使风力机无法继续正常工作。

影响风力机启动风速的因素有很多，包括风力机自身设备阻力因素、来流与叶片夹角因素等，因此为了使风力机获得较低的启动风速，通常会给叶片一个较大的安装角，目前大多应用变桨距方式来满足风力机启动时的大安装角要求。此外，风力机的启动风速要比维持风力机正常运转的风速要高很多，只要风力机能够顺利启动，便可以在较小的风速下维持风力机的运转。然而，在维持风力机正常运转的最小风速下，风力机是无法正常启动工作的，也就无法进行发电，这必然会降低风力机的风能利用率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种风力机停车转动能量回收反用于风力机启动的方法，能够将风力机停车时的转动能量进行回收存储，能够在维持风力机正常运转的最小风速下用于辅助风力机启动并进行发电，有效提高了风力机的风能利用率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种风力机停车转动能量回收反用于风力机启动的方法，包括如下步骤：

步骤一：选取一台水平轴风力机，对水平轴风力机进行改造，在叶轮的中心整流罩前端加装风速探头，在发电机的动力输入轴与叶轮的转轴之间加装扭矩仪，在发电机的动力输出轴上顺序加装电磁离合器和卷簧式能量回收器；

步骤二：将改造好的水平轴风力机送入开口风洞内进行测试；

步骤三：将水平轴风力机叶轮的叶片安装角调整到设定值；

步骤四：通过开口风洞开展吹风实验，并控制实验风速由0进行逐级增大，每一级实验风速的间隔为0.2m/s，每一级实验风速的维持时间为30s，直到水平轴风力机实现启动，而此时的实验风速即为水平轴风力机的启动风速，最后将获取的启动风速进行记录和保存，同时将扭矩仪测量到的启动风速下的扭矩记为N₀；

步骤五：以启动风速为起点，控制实验风速由启动风速进行逐级减小，每一级实验风速的间隔为0.2m/s，每一级实验风速的维持时间为30s，直到水平轴风力机停止旋转，而此时的实验风速已经无法维持风力机正常运转，则说明上一级实验风速即为维持风力机正常运转的最小风速，最后将维持风力机正常运转的最小风速进行记录和保存；

步骤六：改变水平轴风力机的叶片安装角，重复步骤四和步骤五，获取其他叶片安装角下水平轴风力机的启动风速和维持风力机正常运转的最小风速；

步骤七：通过开口风洞开展吹风实验，并控制实验风速由0逐级增大到水平轴风力机的额定风速，水平轴风力机正常启动直到运行在额定风速下；