提綱：
聯(lián)合聚風(fēng)超大功率風(fēng)力發(fā)電機組可帶來風(fēng)力發(fā)電全新方式與效益，其采用分風(fēng)與聯(lián)合聚風(fēng)的方式、采用“傘式槳葉伸縮調(diào)控系統(tǒng)”的上下簡單移動控制，可調(diào)控槳輪風(fēng)輪各個槳葉的幅面伸展長短，實現(xiàn)啟動、調(diào)頻、剎車調(diào)節(jié)，其直接驅(qū)動多發(fā)電機的傳動系統(tǒng)可形成多級出力能力及調(diào)控；其使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大幅度簡化，效率與出力能力大幅度提高。
內(nèi)容：
風(fēng)力發(fā)電是開發(fā)可再生能源的重點領(lǐng)域，風(fēng)能資源廣泛，風(fēng)力發(fā)電過程無任何消耗和污染物體產(chǎn)生，因此實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電低成本、規(guī)?；_發(fā)應(yīng)用可形成巨大的商機和經(jīng)濟社會效益。但從當前中國的風(fēng)電市場看，一方面面臨巨大機遇，一方面面臨嚴峻挑戰(zhàn)。
當前風(fēng)力發(fā)電實現(xiàn)規(guī)?；_發(fā)需要解決的技術(shù)問題主要有：①需要實現(xiàn)風(fēng)電機組的大功率出力能力設(shè)計，以提高風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)?；_發(fā)應(yīng)用能力；②需要大幅度降低風(fēng)力發(fā)電機組的制造成本；③需要有效提高機組的運行效率和風(fēng)能利用能力；④因為現(xiàn)有風(fēng)電機組的技術(shù)起源地在歐洲，那里沒有臺風(fēng)（颶風(fēng)）的氣流形態(tài)，沒有高寒冷溫度對機組高分子材料形成的超低溫破壞影響，因此在中國及世界許多國家地區(qū)進行風(fēng)力發(fā)電的有效開發(fā)，風(fēng)電機組還必須有避免與消除上述氣候狀況影響的創(chuàng)新技術(shù)作為支持。
全新類型設(shè)計的“聯(lián)合聚風(fēng)超大功率風(fēng)力發(fā)電機組”（下簡稱：聯(lián)合聚風(fēng)機組）發(fā)明專利技術(shù)在解決上述四大技術(shù)需求問題的探索創(chuàng)新中形成了獨特的綜合優(yōu)勢群。
1、工作原理概述
聯(lián)合聚風(fēng)機組是將多個長菱形設(shè)計形態(tài)的“分風(fēng)式風(fēng)力發(fā)電機組”（下簡稱：分風(fēng)機組）間隔并列聯(lián)合設(shè)置，因此在相鄰間隔設(shè)置的各個長◇形機組的兩側(cè)，均可形成由分風(fēng)機艙分風(fēng)與其相互影響聚風(fēng)形成的聚風(fēng)過流通道，形成相互聚風(fēng)的效果。而立式雙槳輪風(fēng)輪的槳葉正好并列處于聚風(fēng)過流通道中，從而使聚集風(fēng)力持續(xù)不斷地切向沖擊槳輪風(fēng)輪的最大力矩處，推動其旋轉(zhuǎn)形成最大出力能力轉(zhuǎn)換。
“分風(fēng)機組”是由立式雙槳輪風(fēng)輪相互齒合聯(lián)合構(gòu)成，并可通過并列設(shè)置的機組相互聯(lián)合，使若干個機組實現(xiàn)聯(lián)合聯(lián)動的一體化出力態(tài)勢?？赏ㄟ^< >形聚風(fēng)斜面的雙向合并天然構(gòu)成機組的設(shè)備間（分風(fēng)機艙）；其通過“傘式槳葉伸縮調(diào)控系統(tǒng)”的上下簡單移動控制，可簡單、準確、快速、有效地整體調(diào)控槳輪風(fēng)輪各個槳葉的伸展幅面，實現(xiàn)微風(fēng)啟動、隨風(fēng)調(diào)頻與剎車減力的控制。
分風(fēng)機艙為面對風(fēng)向的完全固定形態(tài)，其對風(fēng)方法是利用自然界風(fēng)力路徑直線來回運動的特點，通過槳輪風(fēng)輪正、反旋轉(zhuǎn)方向的調(diào)節(jié)變化適應(yīng)風(fēng)力方向的整體變化，因聚風(fēng)通道有順風(fēng)作用，槳輪風(fēng)輪對風(fēng)向又沒有特別嚴格的要求，因此在風(fēng)向小角度左右偏離主線方向的情況下，不會對機組運行產(chǎn)生任何影響（注：自然界絕大多數(shù)地區(qū)風(fēng)向運動的偏離角度均不會大，在容許的范圍內(nèi)）。
2、主要創(chuàng)新結(jié)構(gòu)及其功效
立式雙槳輪風(fēng)輪
槳輪風(fēng)輪是聯(lián)合聚風(fēng)機組的乘風(fēng)出力部件，其由立式雙槳輪風(fēng)輪相互齒合聯(lián)合構(gòu)成，槳輪風(fēng)輪由槳輪輥及在其上設(shè)置的若干個伸展槳葉構(gòu)成。槳葉為可向槳輪輥內(nèi)移動收縮的活動形態(tài)設(shè)計，通過“傘式槳葉伸縮調(diào)控系統(tǒng)”的上下簡單移動控制，可準確、快速、有效、整體地調(diào)控槳輪風(fēng)輪各個槳葉的幅面伸展長短，在機組出現(xiàn)故障、發(fā)電機過載、頻率超標時，可通過風(fēng)輪各個槳葉的同時內(nèi)移縮小幅面的方式，實現(xiàn)機組減力剎車與隨時調(diào)頻（與現(xiàn)有機組的轉(zhuǎn)槳順槳調(diào)控作用結(jié)果相同），多數(shù)情況下伸縮槳葉操作還可與多個發(fā)電機設(shè)置形成的梯級出力能力進行配合。
分風(fēng)機艙
分風(fēng)機艙的設(shè)計形態(tài)、規(guī)格和其多樣化變化是形成聯(lián)合聚風(fēng)機組技術(shù)方案的核心之一。
從俯視角度看分風(fēng)機艙如同一個長菱形體，其左右兩側(cè)各有兩個聚風(fēng)斜面，通過分風(fēng)機艙實現(xiàn)前后雙方向的分風(fēng)與在機艙兩側(cè)的相鄰影響形成的相互聚風(fēng)，分風(fēng)機艙在實現(xiàn)上述功效的同時，又天然構(gòu)成機組前后兩個設(shè)備安裝間。分風(fēng)機艙可同時起到遮擋槳輪風(fēng)輪半幅旋轉(zhuǎn)弧面體，完成其出力方式需求的多重任務(wù)。
直接驅(qū)動多發(fā)電機的傳動系統(tǒng)
直接驅(qū)動多發(fā)電機的傳動系統(tǒng)可使分風(fēng)機組擁有出力能力梯級巨大差距和其方便與風(fēng)力強度變化的及時適應(yīng)性調(diào)控，這對于超大功率風(fēng)力發(fā)電機組具有特別重要的效益形成作用，其可充分利用微風(fēng)發(fā)電，又可在強風(fēng)時間大幅度提高機組的發(fā)電能力。實現(xiàn)該功能的方法是采用在同一傳動齒輪上一同并列設(shè)置一個以上的發(fā)電機，該設(shè)計理由有四：
①因聯(lián)合機組可簡單輕松地實現(xiàn)單機兆瓦級以上的發(fā)電功率水平，因此如果實現(xiàn)2兆瓦級、5兆瓦級、10兆瓦級、20兆瓦級、50兆瓦級……等超大功率機組設(shè)計時就需要功率更為巨大的發(fā)電機配合，而只設(shè)置一個更大功率的發(fā)電機不方便進行高空設(shè)置與安裝。
②由風(fēng)力發(fā)電的特性決定：可通過1個以上發(fā)電機的設(shè)置方式，簡單方便地形成機組出力的梯級巨大變化調(diào)控能力，方便擴大機組的用風(fēng)強度范圍和用風(fēng)時間范圍。
③可在發(fā)電機設(shè)置數(shù)量形成的巨大梯級出力能力范圍內(nèi)進行槳葉伸縮的微型調(diào)控。即：當處于梯級交匯處時，風(fēng)力再大機組不是要進行縮槳操作，而是要提高發(fā)電機的設(shè)置數(shù)量，并同時進行伸槳操作增加發(fā)電；反之，風(fēng)力再小，伸槳已到盡頭沒有作用，機組可進行減少發(fā)電機數(shù)量設(shè)置的減力調(diào)控。
④分風(fēng)機組的總體設(shè)計結(jié)構(gòu)和傳動機構(gòu)形成的綜合設(shè)計形態(tài)，可簡單、方便、靈活、廉價地實現(xiàn)設(shè)置1個以上擁有可分合、撤并功能控制的發(fā)電機的獨特優(yōu)勢。
制動方法與制動系統(tǒng)
聯(lián)合聚風(fēng)機組的制動方法是：1.通過縮槳減力實現(xiàn)機組減速；2.通過制動器實現(xiàn)剎車。因此其制動器無需十分強大與復(fù)雜，且其制動器是與聯(lián)合傳動齒輪一體化設(shè)計，沒有制動盤，從而使制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大幅度簡化。
互連橫梁、塔架與基礎(chǔ)
通過塔架與基礎(chǔ)實現(xiàn)分風(fēng)機艙的空中高舉安裝。對一個分風(fēng)機艙的支撐最經(jīng)濟的方法是采用2個塔架，但是對于更高大與更寬大的分風(fēng)機艙來講，采用單一一線式的支撐結(jié)構(gòu)有側(cè)傾的危險，因此采用將整個聯(lián)合排列的各個機組機艙用1-2個“互連橫粱”進行相鄰機組之間的一體化串聯(lián)固定，使其形成相互依靠的橫向穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體。
3、創(chuàng)新點及其優(yōu)勢
⑴系統(tǒng)部件承重載荷大幅減小
現(xiàn)有巨型三葉片式風(fēng)電機組對控制系統(tǒng)部件的承重載荷巨大，與之相比槳輪風(fēng)輪各個槳葉的中部可設(shè)支撐圓環(huán)架進行環(huán)繞式支撐，槳輪槳葉無需通過槳葉自身形態(tài)形成流體化空氣動力出力能力，因此在實現(xiàn)相同風(fēng)力有效接觸面設(shè)計的情況下，槳輪風(fēng)輪的自身重量可數(shù)倍地輕于三葉片葉片，直徑可大幅度減少，加工方式可大量簡化，可形成標準化流水線作業(yè)。也同時消除了葉片巨大承重載荷形成的超低溫脆裂起因。
⑵用風(fēng)條件和質(zhì)量大幅提高
因為數(shù)十米長的三葉片上下旋轉(zhuǎn)運動方式，使葉片在不同空間高度獲得的乘風(fēng)強度隨時面臨較大的差距與頻繁變化，因此使超長葉片機組容易出現(xiàn)振動問題；與其比較，槳輪風(fēng)輪的槳葉對風(fēng)力無分解、無橫向擾動、無產(chǎn)生葉尖噪音的條件，而且由于聯(lián)合機組分風(fēng)機艙的間隔阻隔，使聯(lián)合機組各個氣流通道的氣流互不影響，機組的出力用風(fēng)是在相同高度采取，可使風(fēng)力強度穩(wěn)定一致，其聚風(fēng)作用更可有利于削平自然界風(fēng)力強度頻率的瞬間劇烈變化幅度對機組穩(wěn)定運行產(chǎn)生的影響。
菱形機艙結(jié)構(gòu)體可使作用在其上的風(fēng)壓獲得大幅度分解，可大幅消解風(fēng)力對機艙的直接沖擊，并可將負面影響轉(zhuǎn)化為機組發(fā)電動力；因此在相同投資、相同風(fēng)資源的情況下采用聚風(fēng)機組可大幅提高風(fēng)電廠的總裝機容量，大幅增加投資收益額度。
⑶結(jié)構(gòu)大幅度簡化
聯(lián)合聚風(fēng)機組在實現(xiàn)大功率的過程中無需超長超重的巨型葉片和對其進行的高難度復(fù)雜結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)順槳控制。與三葉片風(fēng)輪比較，在實現(xiàn)相同出力能力的情況下，或是在實現(xiàn)相同風(fēng)輪表面有效乘風(fēng)面積下，槳輪風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)形成面直徑將數(shù)倍減小，對傳動比的設(shè)計壓力大幅度降低，其與槳輪風(fēng)輪一體化同軸大齒輪配合方式又提供了極高的傳動比設(shè)計空間，可實現(xiàn)由風(fēng)輪同軸齒輪直接驅(qū)動發(fā)電機連接齒輪實現(xiàn)直接傳動的理想狀態(tài)，因此無需復(fù)雜的齒輪箱設(shè)置。
聚風(fēng)機組分風(fēng)機艙為固定式，無需偏航系統(tǒng)和機艙控制箱等復(fù)雜結(jié)構(gòu)與復(fù)雜的系統(tǒng)控制需求。
⑷調(diào)控系統(tǒng)簡單，消除臺風(fēng)影響
與現(xiàn)有發(fā)電機組變槳距調(diào)控系統(tǒng)比較，傘式槳葉伸縮調(diào)控系統(tǒng)更加簡單、快捷、穩(wěn)定、有效、耐用、價廉；在低速風(fēng)力條件下起動時，槳葉伸縮系統(tǒng)可將槳葉推到適合的位置，使風(fēng)輪具有最大的起動力矩和乘風(fēng)面積，再通過聚風(fēng)作用和機組起動時單一發(fā)電機運行實現(xiàn)的巨大梯級減力因素等三重作用，可在更小微風(fēng)下順利投入正常工作，如果遇到臺風(fēng)、颶風(fēng)可通過將槳葉全部收縮的操作，消除惡劣風(fēng)力對機組的傷害。
⑸出力能力大幅提高
風(fēng)能如同太陽能，分散而廣泛；風(fēng)能更像水能，通過設(shè)施的建設(shè)可使其能量在漸進變窄的通道內(nèi)獲得聚集加強，使風(fēng)能倍增（因為風(fēng)速和功率是三次方的關(guān)系），因而采用聚風(fēng)的機組設(shè)計結(jié)構(gòu)，并使聚集的高速風(fēng)力切向作用在風(fēng)輪的在大力矩處，是實現(xiàn)單機大功率風(fēng)電機組出力能力、適風(fēng)能力開發(fā)設(shè)計的有效途徑。
⑹單機大功率能力拓展空間巨大
槳輪風(fēng)輪可實現(xiàn)直徑與高長雙向擴展能力，因此機組的設(shè)計規(guī)格與出力能力將有極大的、輕松的擴展能力空間，可大幅度地調(diào)整變化機組的出力能力設(shè)計；此外，聯(lián)合聚風(fēng)機組可實現(xiàn)多機組的聯(lián)合聯(lián)動一體化出力形態(tài)設(shè)計。
4、應(yīng)用前景
綜上所述明顯可見，聯(lián)合聚風(fēng)風(fēng)電機組可滿足當前風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)化發(fā)展急需解決的四大技術(shù)要求，其可使影響當前風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的故障率、建設(shè)成本、維修成本大幅降低，可使機組功率、用風(fēng)條件和出力能力大幅度提高，可使投入與產(chǎn)出比大幅度提高，其發(fā)明出現(xiàn)將帶來風(fēng)電產(chǎn)業(yè)革命性的巨變。
（轉(zhuǎn)載）
