3 設(shè)備平衡

除了擴(kuò)散體增強(qiáng)技術(shù)和材料技術(shù)外，風(fēng)力機(jī)全部是常規(guī)的。轉(zhuǎn)子配備有定節(jié)距的4個(gè)葉片，該葉片內(nèi)為焊接鋼架構(gòu)，表面材料為玻璃纖維。轉(zhuǎn)子通過一David Brown升速變速箱驅(qū)動(dòng)一常規(guī)的1 200min-1、400V的ABB公司生產(chǎn)的同步發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)變頻運(yùn)行。轉(zhuǎn)子、變速箱和發(fā)電機(jī)(圖02)由美國(guó)的新世界電力公司(New World Power)提供。

變頻交流電先整流成直流電，然后逆變?yōu)?0Hz的交流電，經(jīng)升壓變壓器送入當(dāng)?shù)仉娏镜?1kV電網(wǎng)。整流器/換流器設(shè)備由奧克蘭公司Santon技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)和制造，該公司對(duì)電池充電器和變速驅(qū)動(dòng)器的制造有多年經(jīng)驗(yàn)。

考慮到擴(kuò)散體的尺寸，需要一大型穩(wěn)定的地基防止在大風(fēng)載荷下和地震時(shí)倒伏。設(shè)備被安裝到一大直徑環(huán)行軌道上，風(fēng)力機(jī)可以沿它旋轉(zhuǎn)360度，軌道上的旋轉(zhuǎn)裝置裝有迎風(fēng)控制系統(tǒng)的電動(dòng)裝置(圖03)。這種布置提供了穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

由于該種風(fēng)力機(jī)可以避開大風(fēng)且擴(kuò)散體罩具有保護(hù)轉(zhuǎn)子不受大風(fēng)影響的能力，因而轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單不需要控制葉片節(jié)距。這使得該種風(fēng)力機(jī)非常適合在大風(fēng)地區(qū)使用，且維修量很小。

4 設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

擴(kuò)散體增強(qiáng)型風(fēng)力機(jī)與常規(guī)風(fēng)力機(jī)相比有許多優(yōu)點(diǎn)，包括：

噪音低。常規(guī)風(fēng)力機(jī)噪音來自速度最高的轉(zhuǎn)子頂部，并通過葉片傳向支柱。在Vortec機(jī)組中，轉(zhuǎn)子被一種高密度材料所覆蓋(擴(kuò)散體)，它防止了噪音從轉(zhuǎn)子末端向外輻射，因此沒有像用常規(guī)設(shè)備時(shí)大的支柱產(chǎn)生的噪音。

用地少。就同樣的能源輸出而言，Vortec機(jī)組與常規(guī)風(fēng)力機(jī)相比需要較少的用地，減少了土地購(gòu)置和租用費(fèi)用。

不影響景觀。Vortec機(jī)組很容易地涂上各種顏色，當(dāng)從遠(yuǎn)距離觀看時(shí)能與各種背景相融合，設(shè)備蹲坐的外形與起伏的山村很協(xié)調(diào)。

可衰減陣風(fēng)。擴(kuò)散體在增加出力的同時(shí)，也作為阻風(fēng)門，衰減陣風(fēng)的峰值，因而減少了轉(zhuǎn)子所承受的轉(zhuǎn)距波動(dòng)和驅(qū)動(dòng)器上的應(yīng)力。

鳥類撞擊少。盡管風(fēng)力機(jī)能涂上不同的顏色降低了視覺影響，但對(duì)于飛到附近的鳥類卻很醒目，不會(huì)出現(xiàn)鳥類撞擊快速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)力機(jī)葉片的事故。

基建費(fèi)用和發(fā)電成本低。風(fēng)力機(jī)使用了非常簡(jiǎn)單的定節(jié)距葉片，不需要節(jié)距控制制動(dòng)器或控制系統(tǒng)。這將大幅度降低維修費(fèi)用，特別是在新西蘭的大風(fēng)地區(qū)，并將確保很高的設(shè)備可用率。

5 發(fā)展前景

轉(zhuǎn)子直徑為7m的原型風(fēng)力機(jī)將要進(jìn)行6個(gè)月的試運(yùn)行，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行仔細(xì)調(diào)試并驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)。初步測(cè)量數(shù)據(jù)表明，風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子風(fēng)速增強(qiáng)了約1.72倍，這與Grumman空間公司研究小組的計(jì)算和它們?cè)?.5m模型上進(jìn)行的風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果相吻合。

Vortec Energy公司已獲得新西蘭科學(xué)與技術(shù)研究基金業(yè)務(wù)發(fā)展部的資助約350000美元，用以支付6個(gè)月試驗(yàn)期的費(fèi)用。

監(jiān)視和試驗(yàn)方案的技術(shù)支持由工業(yè)研究有限公司(Industrial Research Ltd.)和奧克蘭大學(xué)咨詢小組(Auckland Uniservices)提供，另外還邀請(qǐng)了英國(guó)國(guó)際風(fēng)能咨詢專家Garrad Hassan獨(dú)立檢驗(yàn)和監(jiān)督Vortec7機(jī)組的試運(yùn)行計(jì)劃。

表1給出了Vortec機(jī)組未來的開發(fā)方案。

如果試驗(yàn)方案產(chǎn)生的結(jié)果與預(yù)期的相吻合，將來擴(kuò)散體增強(qiáng)型風(fēng)力機(jī)將成為全球風(fēng)電開發(fā)方案的一個(gè)主要部分，可廣泛用于其它待開發(fā)的地區(qū)。支持該技術(shù)的投資者雖承受高風(fēng)險(xiǎn)，但它可能獲得高的回報(bào)。