本发明专利技术提供的一种水平轴风力发电机组驱鸟预警装置及方法，包括机械供能系统和音频发生系统，置于风力发电机组叶片内腔中；其中，所述机械供能系统吸收水平轴风力发电机组叶片回转运动动能，向音频发生系统提供驱动力；所述音频发生系统跟随叶片发生驱鸟预警音频，起到点阵标记运动风轮的作用；本发明专利技术涉及的驱鸟预警装置，可以有效对鸟类形成预警，降低环境噪声污染，同时不增加叶片雷击相关风险；该装置的研发简单，制造成本低，运行可靠性高，可实现自供能。
【技术实现步骤摘要】
一种水平轴风力发电机组驱鸟预警装置及方法
本专利技术涉及鸟类保护，特别涉及一种水平轴风力发电机组驱鸟预警装置及方法。
技术介绍
随着环境保护需求日益迫切，可再生能源的利用越来越广泛。早期，我国风电场多选址于风能资源丰富的西北部内陆地区。由于地广人稀，附近城镇能源需求量有限，然而电力远距离输送损耗较大，同时风能的不稳定性也会对电网形成冲击，造成了部分弃风限电的情况。经历十年之久的技术进步，开发东南沿海的风能资源已成为新近发展趋势。海上风电场按水深可分为潮间带风电场、近海风电场、深海风电场，各方面优势明显：海域地形平坦，风能资源优越；靠近人口聚集的发达城市，电力能源易于输送和消纳；适宜开展资源综合利用，节约投资、提升回报率。然而，近海海域及岛屿既是风能资源丰富的地区，也是鸟类迁徙的主要通道和栖息地，存在地域重合；并且，春秋既是风能资源丰富的季节，也是鸟类迁徙的时段，存在时间重合。风电场的建设和运营都可能对鸟类行为产生一定的影响，其中与风机相撞而受伤或死亡是最直接也是最严重的影响形式。经过观测研究发现以下几点规律：1、有专家认为，进入内陆后鸟类即分散迁徙，不再有明显的主要迁徙通道。2、大多数鸟类对风电场会产生趋避行为——选择远离风机飞行，一方面是因为鸟类视力很好，能在几百米外发现障碍物而绕道飞行；一方面是因为鸟类对噪声较敏感，能感知风机运行时发出的叶片扫风噪声和机械运转噪声。3、在很大程度上，鸟类与风机相撞的风险取决于其飞行高度。通常，鸟类在长距离迁徙过程中飞行高度较高，出于营养补充的觅食需要，才会在途中短期停歇，频繁地起飞和降落；或者，在觅食地和栖息地之间的短距离往返迁飞过程中飞行高度较低；当处于逆风或者黑夜情况下，鸟类会进一步降低高度飞行，均可能增加与风机相撞的风险。4、在很大程度上，与风机相撞是由于鸟类躲避不及，被高速移动的叶片击中。5、撞击概率与天气相关。在天气晴好时，鸟类与风机相撞的几率极小；在有雾、烟、密云或雨的能见度低的天气尤其春季，发生误撞的几率会增加。6、在恶劣天气条件下，光源可能会对夜间迁徙的鸟类形成吸引，成为影响其安全的重要因素，增加与风机相撞的风险。伴随着风电项目开发，噪声和光影影响鸟类的栖息和繁殖，其效应等同于鸟类活动范围消失，相关环境评估应该包括对生物多样性影响的评价。风电场选址、布置应遵循下列原则：1、避免在高密度鸟类活动区域建立风电场；2、避免对大面积连续的鸟类栖息地进行分割；3、避免长距离顺着迁徙路线沿山脊线单行排列风机；4、相邻风机之间要留有足够宽的飞行通道。对于已经建立的风电场，应由环保部门组织专家进行验收评价，根据其对鸟类的实际影响程度，决定是否拆迁或部分拆迁，或采取有效的防护措施。可借鉴机场防治鸟撞的经验，引入如下策略：1、设置仿真人驱鸟、播放鸟类天敌声音驱鸟、安排电子炮/火炮驱鸟等；2、迁徙季节需观测鸟类数量，在进入场区鸟类数量大的时段，要适时关闭风机；3、迁徙季节需监测天气变化，在遇有大风、大雾等会迫使鸟类低飞的时段，要关闭风机。由此可见，合理解决鸟类与风机相撞的问题，不但可以降低鸟类意外死亡的几率，还可以减少风机损伤、提高机组正常运行时间。经过调研，已有的驱鸟预警专利可以分为以下几类：I、风机驱鸟装置采用音频驱鸟、光驱鸟或二者结合的方法，借用机组电源或利用独立太阳能/风能发电装置供电，向鸟类发出预警信号，迫使其保持距离飞行。II、风电场驱鸟系统将风电场多台风机组成群落，利用探鸟装置探测区域内鸟情信息，根据人工/算法判断，控制驱鸟装置进行驱赶，通过控制策略优化达到比单台机组预警效果更好、维护成本更优的效果。对于第I类专利情况，暴露出的问题包括：多认为声、光等多种驱鸟方式结合可以有效提高预警效果，经过研究发现并非如此，光线存在对某些鸟类行为形成吸引的现象，诱使其靠近，增加事故潜在风险。出于供能需求，驱鸟装置需要安放在相对静止的位置，例如机舱顶，而事故主要因为鸟类无法及时闪避运动叶片而被击中，如果静止的预警信号较弱，则很难有效标记危险范围，尤其是在鸟类觅食、栖息地附近且风机排布较密集区域；如果预警信号较强，因为鸟类听觉频率范围与人类大致相似，又会引发周边区域噪声污染。对于第II类专利情况，暴露出的问题包括：探鸟装置、控制系统的采购维护成本较高，鸟情信息采集筛选、风电场预警信号策略优化又需要较长研发周期，虽然节约了部分驱鸟装置的动力能源，但全系统投资开发成本、各功能装置总能耗并不低。源于整场优化控制理念，驱鸟预警信号覆盖范围必然比各单台机组累加的范围更大，对于鸟类生存环境的占用会更显著，难于在生态环境良好的地区推行。本专利试图描述一种驱鸟预警装置，安装在叶片内腔，可以吸收水平轴风力发电机组叶片回转运动动能，仅依靠音频信号，起到点阵标记运动风轮的作用，有效对鸟类形成预警，降低环境噪声污染，同时不增加叶片雷击相关风险。该装置的研发简单，制造成本低，运行可靠性高，可实现自供能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水平轴风力发电机组驱鸟预警装置及方法，解决了现有技术中存在的上述不足。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供的一种水平轴风力发电机组驱鸟预警装置，包括安装在水平轴风力发电机组中的每支叶片内侧的驱鸟预警装置本体；所述驱鸟预警装置本体包括机械供能系统和音频发生系统，其中，所述机械供能系统用于向音频发生系统提供驱动力；所述音频发生系统用于发生驱鸟预警音频。优选地，所述机械供能系统包括摆陀、发条组件、轮系组件和保护罩，其中，所述保护罩安装在风力发电机组叶片壳体内侧；所述摆陀、发条组件和轮系组件布置在保护罩内；所述摆陀与发条组件的棘轮运动学连接，用于上紧发条；所述发条组件与轮系组件运动学连接，用于驱动轮系组件运转；所述轮系组件与音频发生系统运动学连接，用于向音频发生系统提供驱动力。优选地，所述音频发生系统包括敲击锤、响铃和底座，其中，所述底座安装在风力发电机组上的叶片接闪器内侧；所述响铃固定在底座上；所述敲击锤与机械供能系统的轮系组件运动学连接；所述敲击锤作用于响铃的外壁上。优选地，所述驱鸟预警装置本体置于风力发电机组叶片内腔中，所述机械供能系统安装在靠近风力发电机组上的叶片接闪器一侧，且固定于叶片壳体内表面或抗剪腹板表面；所述音频发生系统安装在叶片接闪器内表面。优选地，所述风力发电机组上的每个叶片接闪器对应设置有一套驱鸟预警装置本体。优选地，所述驱鸟预警装置本体安装数量小于风力发电机组上的叶片接闪器数量时，所述驱鸟预警装置本体集中安装于靠近叶尖处的叶片接闪器，或者集中安装于叶片迎风面壳体处的叶片接闪器，或者集中安装于叶片背风面壳体处的叶片接闪器。优选地，包括安装在水平轴风力发电机组中的每支叶片内侧的驱鸟预警装置本体；所述驱鸟预警装置本体置于风力发电机组叶片内腔中；所述驱鸟预警装置本体包括机械供能系统和音频发生系统，其中，所述机械供能系统用于向音本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水平轴风力发电机组驱鸟预警装置，其特征在于，包括安装在水平轴风力发电机组中的每支叶片内侧的驱鸟预警装置本体；/n所述驱鸟预警装置本体包括机械供能系统(3)和音频发生系统(8)，其中，所述机械供能系统(3)用于向音频发生系统(8)提供驱动力；/n所述音频发生系统(8)用于发生驱鸟预警音频。/n
【技术特征摘要】
1.一种水平轴风力发电机组驱鸟预警装置，其特征在于，包括安装在水平轴风力发电机组中的每支叶片内侧的驱鸟预警装置本体；
所述驱鸟预警装置本体包括机械供能系统(3)和音频发生系统(8)，其中，所述机械供能系统(3)用于向音频发生系统(8)提供驱动力；
所述音频发生系统(8)用于发生驱鸟预警音频。
2.根据权利要求1所述的一种水平轴风力发电机组驱鸟预警装置，其特征在于，所述机械供能系统(3)包括摆陀(4)、发条组件(5)、轮系组件(6)和保护罩(7)，其中，所述保护罩(7)安装在风力发电机组叶片壳体(1)内侧；所述摆陀(4)、发条组件(5)和轮系组件(6)布置在保护罩(7)内；
所述摆陀(4)与发条组件(5)的棘轮运动学连接，用于上紧发条；所述发条组件(5)与轮系组件(6)运动学连接，用于驱动轮系组件(6)运转；所述轮系组件(6)与音频发生系统(8)运动学连接，用于向音频发生系统(8)提供驱动力。
3.根据权利要求1所述的一种水平轴风力发电机组驱鸟预警装置，其特征在于，所述音频发生系统(8)包括敲击锤(9)、响铃(10)和底座(11)，其中，所述底座(11)安装在风力发电机组上的叶片接闪器(2)内侧；所述响铃(10)固定在底座(11)上；
所述敲击锤(9)与机械供能系统(3)的轮系组件(6)运动学连接；所述敲击锤(9)作用于响铃(10)的外壁上。
4.根据权利要求1所述的一种水平轴风力发电机组驱鸟预警装置，其特征在于，所述驱鸟预警装置本体置于风力发电机组叶片内腔中，所述机械供能系统(3)安装在靠近风力发电机组上的叶片接闪器(2)一侧，且固定于叶片壳体(1)内表面或抗剪腹板表面；所述音频发生系统(8)安装在叶片接闪器(2)内表面。
5.根据权利要求1所述的一种水平轴风力发电机组驱鸟预警装置，其特征在于，所述风力发电机组上的每个叶片接闪器(2)对应设置有一套驱鸟预警装置本体。
6.根据权利要求1所述的一种水平轴风力发电机组驱鸟预警装置，其特征在于，所述驱鸟预警装置本体安装数量小于风力发电机组上的叶片接闪器(2)数量时，...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑磊，张波，卢坤鹏，袁晓旭，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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