本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

盡管風(fēng)力發(fā)電在國(guó)內(nèi)受到了高度的重視，但其在產(chǎn)業(yè)規(guī)模上，仍與常規(guī)的水電、火電及核電等發(fā)電方式存在差距。其中既有風(fēng)能資源本身的原因，也有風(fēng)力發(fā)電技術(shù)自身存在不足的原因。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)，單機(jī)功率無(wú)法增加的原因有如下幾點(diǎn)：

1)部分地區(qū)存在風(fēng)場(chǎng)風(fēng)能密度較低，而風(fēng)輪直徑較大的情況。因此在較小風(fēng)速工況下風(fēng)輪轉(zhuǎn)速較低，限制了單機(jī)發(fā)電功率。

2)自然風(fēng)場(chǎng)中風(fēng)向、風(fēng)速較不穩(wěn)定，雖然現(xiàn)有多數(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)存在偏航系統(tǒng)，但因此損耗的電能亦會(huì)導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生電能損耗。而且在風(fēng)速過(guò)高的情況下，出于安全角度，風(fēng)力發(fā)電機(jī)不能正常使用。在正常設(shè)定的有效風(fēng)速下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作時(shí)間受到限制，一般年利用小時(shí)僅為2000～3000h。

3)現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要是水平軸式，風(fēng)輪直徑很大，葉片很長(zhǎng)，風(fēng)車(chē)較重。因此，需要安裝在很高的尖塔架上，塔架受力條件較為苛刻。

基于上述原因，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，葉片長(zhǎng)度、塔架高度、有效風(fēng)速利用范圍都受到一定程度的限制。因此對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的改造，主要方向?yàn)樘岣唢L(fēng)能利用率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是解決風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)風(fēng)能利用效率低的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種可提高風(fēng)能利用率的導(dǎo)流裝置，其特征在于：包括設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機(jī)一側(cè)的第一導(dǎo)流板和第二導(dǎo)流板。

所述第一導(dǎo)流板和第二導(dǎo)流板均是V形折板。

所述第一導(dǎo)流板的V形尖端與第二導(dǎo)流板的V形尖端相對(duì)。且所述第一導(dǎo)流板的V形尖端與第二導(dǎo)流板的V形尖端之間形成一條通道。

所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)矗立在所述通道的延長(zhǎng)線上。

進(jìn)一步，所述第一導(dǎo)流板是由平板Ⅰ和平板Ⅱ組成的V形折板。所述平板Ⅰ相對(duì)于平板Ⅱ更靠近風(fēng)力發(fā)電機(jī)。所述平板Ⅰ的寬度小于平板Ⅱ的寬度。

所述第二導(dǎo)流板是由平板Ⅲ和平板Ⅳ組成的V形折板。所述平板Ⅲ相對(duì)于平板Ⅳ更靠近風(fēng)力發(fā)電機(jī)。所述平板Ⅲ的寬度小于平板Ⅳ的寬度。

進(jìn)一步，所述平板Ⅰ和平板Ⅱ之間的夾角為120°。所述平板Ⅲ和平板Ⅳ之間的夾角為120°。

進(jìn)一步，所述第一導(dǎo)流板和第二導(dǎo)流板的形狀和尺寸相同。

進(jìn)一步，所述平板Ⅰ和平板Ⅲ之間的最遠(yuǎn)距離大于所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片的翼展。

本實(shí)用新型的技術(shù)效果是毋庸置疑的：以改善風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所處風(fēng)場(chǎng)為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可安裝于現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組前。在現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電廠中，也可以得到廣泛的應(yīng)用。另外，本裝置采用輕質(zhì)高強(qiáng)度聚合材料，經(jīng)濟(jì)性好，可實(shí)現(xiàn)在不增加過(guò)高初投資的情況下提高發(fā)電量。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的俯視方向示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的俯視方向尺寸示意圖。

圖中：第一導(dǎo)流板(1)、第二導(dǎo)流板(2)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)(3)、平板Ⅰ(101)、平板Ⅱ(102)平板Ⅲ(201)、平板Ⅳ(202)、試驗(yàn)風(fēng)機(jī)(4)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)該理解為本實(shí)用新型上述主題范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本實(shí)用新型上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。

實(shí)施例1：

參見(jiàn)圖1，一種可提高風(fēng)能利用率的導(dǎo)流裝置，包括設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機(jī)3一側(cè)的第一導(dǎo)流板1和第二導(dǎo)流板2。

所述第一導(dǎo)流板1和第二導(dǎo)流板2均是V形折板。

所述第一導(dǎo)流板1的V形尖端與第二導(dǎo)流板2的V形尖端相對(duì)。且所述第一導(dǎo)流板1的V形尖端與第二導(dǎo)流板2的V形尖端之間形成一條通道。

參見(jiàn)圖2，所述第一導(dǎo)流板1是由平板Ⅰ101和平板Ⅱ102組成的V形折板。所述平板Ⅰ101相對(duì)于平板Ⅱ102更靠近風(fēng)力發(fā)電機(jī)3。所述平板Ⅰ101的寬度小于平板Ⅱ102的寬度。

所述第二導(dǎo)流板2是由平板Ⅲ201和平板Ⅳ202組成的V形折板。所述平板Ⅲ201相對(duì)于平板Ⅳ202更靠近風(fēng)力發(fā)電機(jī)3。所述平板Ⅲ201的寬度小于平板Ⅳ202的寬度。

實(shí)施例中，所述第一導(dǎo)流板1和第二導(dǎo)流板2的形狀和尺寸相同，二者相對(duì)于一個(gè)垂直于地面的平面N2對(duì)稱分布；

所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)3矗立在所述通道的延長(zhǎng)線上。實(shí)施例中，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)3的中軸線位于平面N2上。第一導(dǎo)流板1的V形尖端與第二導(dǎo)流板2的V形尖端處于垂直于水平面的平面N1上。平面N2垂直于N2。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例的主要結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，進(jìn)一步，所述平板Ⅰ101和平板Ⅱ102之間的夾角為120°。所述平板Ⅲ201和平板Ⅳ202之間的夾角為120°。更為優(yōu)選的，平面N1等分上述兩個(gè)120°的夾角。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例的主要結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，進(jìn)一步，所述平板Ⅰ101和平板Ⅲ201之間的最遠(yuǎn)距離大于所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)3的葉片的翼展。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例的主要結(jié)構(gòu)同實(shí)施例2，進(jìn)一步，參見(jiàn)圖3，風(fēng)力發(fā)電機(jī)3的葉片的翼展為b，所述第一導(dǎo)流板1和第二導(dǎo)流板2之間的距離為a，第一導(dǎo)流板1(或第二導(dǎo)流板2)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)3翼展所在平面的距離為c。

在一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景中，a＝m，b＝m，c＝m。

試驗(yàn)：

針對(duì)實(shí)施例3提到的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)中，設(shè)置試驗(yàn)風(fēng)機(jī)4和斜向試驗(yàn)風(fēng)機(jī)5，以模擬真實(shí)的環(huán)境。試驗(yàn)風(fēng)機(jī)4與第一 導(dǎo)流板1(或第二導(dǎo)流板2)的距離為d。

一、前期準(zhǔn)備

(1)風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型制作

當(dāng)前，1500kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)是我國(guó)大型風(fēng)力發(fā)電的主流機(jī)型，風(fēng)輪直徑多為77米左右，塔筒高度65米、70米。為使實(shí)驗(yàn)盡量建立在與真實(shí)運(yùn)行工況相似的前提上，模型按照與真實(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)尺寸150:1的比例制造，并采用3D打印技術(shù)建模。模型高度可調(diào)，風(fēng)輪葉片直徑0.5m。

(2)風(fēng)機(jī)選用及風(fēng)場(chǎng)模擬

基于四風(fēng)速模型理論^[3]，自然界所存在四種不規(guī)律的風(fēng)可以整合為一個(gè)方向的恒定風(fēng)。實(shí)驗(yàn)選用了1.1kW的軸流風(fēng)機(jī)作為主風(fēng)機(jī)，并且為充分模擬自然界風(fēng)場(chǎng)，主風(fēng)機(jī)配有長(zhǎng)2m，出口面積0.32×0.25m²規(guī)格的風(fēng)道，使出風(fēng)口流體達(dá)到充分發(fā)展段。其次，為模擬自然風(fēng)較大的來(lái)流面積，選用了0.12kW的軸流風(fēng)機(jī)作為輔助風(fēng)機(jī)，以增大流場(chǎng)。為使風(fēng)機(jī)具有合理的出口風(fēng)速，每臺(tái)風(fēng)機(jī)都裝有小型變壓器調(diào)整風(fēng)速。

(3)導(dǎo)流裝置制作

實(shí)驗(yàn)中的導(dǎo)流裝置由前板與后板構(gòu)成，具體尺寸為：前板寬0.2m,高0.6m,后板寬0.4m，高0.6m，板材選用1.5mm厚的薄木板以及3mm厚kt板，兩板夾角121°。

(4)驗(yàn)測(cè)量?jī)x器選用。

實(shí)驗(yàn)中選用AVM-01風(fēng)速計(jì)進(jìn)行各項(xiàng)風(fēng)速的測(cè)量，測(cè)量范圍0.3-45.0m/s，分辨率0.1m/s，誤差±3％。

二、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建

主風(fēng)機(jī)出口與模型的距離為2.17m，風(fēng)道的中心高度與模型的葉片轉(zhuǎn)軸高度基本保持一致，導(dǎo)流裝置前板距離模型0.15m，導(dǎo)流裝置后板距離風(fēng)道出口1.5m。主風(fēng)機(jī)位于模型及導(dǎo)流裝置的正前方，側(cè)風(fēng)機(jī)位置根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要變換擺放位置。實(shí)驗(yàn)臺(tái)距地高度大約0.4m。

三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

(1)分組實(shí)驗(yàn)Ⅰ

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄繉?dǎo)流裝置的最佳角度及最佳出風(fēng)口面積

控制變量：導(dǎo)流裝置前后板的角度、后板出風(fēng)口寬度

(a)工況條件：主、側(cè)風(fēng)機(jī)均開(kāi)位于風(fēng)口正向，主風(fēng)機(jī)633V，側(cè)風(fēng)機(jī)150V；導(dǎo)流裝置后板開(kāi)角50°；后板出風(fēng)口寬度0.5m；

(b)工況條件：主、側(cè)風(fēng)機(jī)均開(kāi)位于風(fēng)口正向，主風(fēng)機(jī)633V，側(cè)風(fēng)機(jī)150V；導(dǎo)流裝置后板開(kāi)角60°；后板出風(fēng)口寬度0.5m；

(c)工況條件：主、側(cè)風(fēng)機(jī)均開(kāi)位于風(fēng)口正向，主風(fēng)機(jī)633V，側(cè)風(fēng)機(jī)150V；導(dǎo)流裝置后板開(kāi)角70°；導(dǎo)流裝置最窄斷面寬度0.5m；

(d)工況條件：主、側(cè)風(fēng)機(jī)均開(kāi)位于風(fēng)口正向，主風(fēng)機(jī)633V，側(cè)風(fēng)機(jī)150V；導(dǎo)流裝置后板開(kāi)角60°；導(dǎo)流裝置最窄斷面寬度0.6m；

(e)工況條件：主、側(cè)風(fēng)機(jī)均開(kāi)位于風(fēng)口正向，主風(fēng)機(jī)633V，側(cè)風(fēng)機(jī)150V；導(dǎo)流裝置后板開(kāi)角60°；導(dǎo)流裝置最窄斷面寬度0.4m；

(2)分組實(shí)驗(yàn)Ⅱ

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄繉?dǎo)流裝置對(duì)不同角度側(cè)面風(fēng)的影響

控制變量：側(cè)風(fēng)機(jī)的角度、有無(wú)導(dǎo)流裝置

(a)工況條件：主風(fēng)機(jī)位于風(fēng)口正向，電壓633V；無(wú)導(dǎo)流裝置；

(b)工況條件：主風(fēng)機(jī)位于風(fēng)口正向，電壓633V；導(dǎo)流裝置后板開(kāi)角60°；后板出風(fēng)口寬度0.5m；

(c)工況條件：主風(fēng)機(jī)位于風(fēng)口正向，電壓633V；側(cè)風(fēng)機(jī)位于偏風(fēng)口正向35°，電壓150V；導(dǎo)流裝置后板開(kāi)角60°；后板出風(fēng)口寬度0.5m；

(d)工況條件：主風(fēng)機(jī)位于風(fēng)口正向，電壓633V；側(cè)風(fēng)機(jī)位于偏風(fēng)口正向35°，電壓150V；無(wú)導(dǎo)流裝置；

(e)工況條件：主風(fēng)機(jī)位于風(fēng)口正向，電壓633V；側(cè)風(fēng)機(jī)位于偏風(fēng)口正向40°，電壓150V；導(dǎo)流裝置后板開(kāi)角60°；后板出風(fēng)口寬度0.5m；

(f)工況條件：主風(fēng)機(jī)位于風(fēng)口正向，電壓633V；側(cè)風(fēng)機(jī)位于偏風(fēng)口正向40°，電壓150V；無(wú)導(dǎo)流裝置；

(g)工況條件：主風(fēng)機(jī)位于風(fēng)口正向，電壓633V；側(cè)風(fēng)機(jī)位于偏風(fēng)口正向45°，電壓150V；導(dǎo)流裝置后板開(kāi)角60°；后板出風(fēng)口寬度0.5m；

(h)工況條件：主風(fēng)機(jī)位于風(fēng)口正向，電壓633V；側(cè)風(fēng)機(jī)位于偏風(fēng)口正向45°，電壓150V；無(wú)導(dǎo)流裝置；

(i)工況條件：主風(fēng)機(jī)位于風(fēng)口正向，電壓633V；側(cè)風(fēng)機(jī)位于偏風(fēng)口正向50°，電壓150V；導(dǎo)流裝置后板開(kāi)角60°；后板出風(fēng)口寬度0.5m；

(j)工況條件：主風(fēng)機(jī)位于風(fēng)口正向，電壓633V；側(cè)風(fēng)機(jī)位于偏風(fēng)口正向50°，電壓150V；無(wú)導(dǎo)流裝置；

(k)工況條件：主風(fēng)機(jī)位于風(fēng)口正向，電壓633V；側(cè)風(fēng)機(jī)位于偏風(fēng)口正向55°，電壓150V；導(dǎo)流裝置后板開(kāi)角60°；后板出風(fēng)口寬度0.5m；

(l)工況條件：主風(fēng)機(jī)位于風(fēng)口正向，電壓633V；側(cè)風(fēng)機(jī)位于偏風(fēng)口正向55°，電壓150V；無(wú)導(dǎo)流裝置；

(m)工況條件：主風(fēng)機(jī)位于風(fēng)口正向，電壓633V；側(cè)風(fēng)機(jī)位于偏風(fēng)口正向60°，電壓150V；導(dǎo)流裝置后板開(kāi)角60°；后板出風(fēng)口寬度0.5m；

(n)工況條件：主風(fēng)機(jī)位于風(fēng)口正向，電壓633V；側(cè)風(fēng)機(jī)位于偏風(fēng)口正向60°，電壓150V；無(wú)導(dǎo)流裝置。