一种模块化分布式风力发电机集群制造技术

本发明专利技术公开了一种模块化分布式风力发电机集群，包括立柱模块、机架模块及风力发电机模块，立柱模块上安装有多个所述机架模块，机架模块上安装有一个或多个风力发电机模块，多个风力发电机模块级联组合形成大型模块化分布式风力发电机集群系统。本发明专利技术通过模块化的结构，极大降低了设计、生产和维护成本，通过设计制造统一规格的风力发电机模块，再选取不同数量的模块组合成不同功率的风力发电机集群系统，具有功率高、成本低、结构简单、扩容方便等有益效果。得益于模块化的特性，可在后期通过替换不同类型的风力发电机模块来调整发电功率，拥有升级能力，灵活性高，同时安装成本大幅降低，提高维护效率，应用前景广阔。应用前景广阔。应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化分布式风力发电机集群


[0001]本专利技术涉及风力发电机领域，尤其涉及的是一种模块化分布式风力发电机集群。

技术介绍

[0002]随着碳达峰、碳中和目标的确立，世界各国都高度重视新能源的开发，我国更是把开发新能源作为摆脱能源依赖，实现能源自主的国家战略。与其他能源相比，风能资源具有无污染、可再生、资源丰富、分布广泛的优点，使其在技术和成本上都具有较强的优势，因此成为当前最理想的可再生清洁能源之一，引起世界各国的关注并投入巨资进行开发。风力发电成为了当今社会新能源开发的焦点，归其优越性可归纳为三点：首先，在经济成本方面，建造风力发电厂的费用较水电厂火电厂或者核电站的费用要低得多；其次，风力发电的运营成本除常规保养外，没有其他消耗和燃料成本；再次，风能是一种清洁干净的可再生能源。风力发电既有效地利用了自然资源，又保护了自然环境，还解决了偏远地区人们用电急缺的问题。因此，各国对于风能开发和利用项目的投资不断加大，风力发电行业呈现出前所未有的发展势头。
[0003]在碳中和的时代背景下，对绿色环保的能源的需求巨大，但是现有技术中，传统风力发电机受限于材料技术等，单机功率难以超过3000KW功率，难以满足需求。
[0004]对于水平轴风力发电机，要增大发电功率，就要加大风轮长度，目前大型的水平轴风力发电机的风轮长度已经达到近100米了，这对材料的强度要求很高，运输和安装都很困难、建造成本很高，叶片行程空间大，运行时离心力大。水平轴风力发电机要增大发电功率就要不断增大叶片长度，因此水平轴风力发电机的发电功率难以提高。
[0005]对于垂直轴风力发电机，要增大发电功率，可以增大风轮直径或增大叶片长度。但是风轮的直径越大，连接叶片的支撑杆也就越长，为了保证支撑杆的强度，支撑杆就要增大，而这会影响到风轮的整体性能降低效率，并且增大风轮直径会降低风力发电机装机密度；对于增加叶片的长度，由于自然风具有随高度增大的特点，叶片加长使得叶片承受的扭矩加大，容易损坏，为了保证叶片强度，必须加强叶片，相应的支撑杆也得增大，因此垂直轴风力发电机的发电功率一样难以提高。
[0006]传统风力发电机单机功率小，制造成本高，输送和上网都受到了限制，风能利用率较低，远远不能适应风能资源开发利用的需要。另一方面，不同的使用条件，往往需要不同的功率，针对不同的功率要求去设计开发不同功率的风力发电机，由于规格不统一，设计、生产成本都很高。
[0007]因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种降低设计、生产和维护成本，结构简单，扩容方便，有效提升发电功率的模块化分布式风力发电机集群。
[0009]本专利技术的技术方案如下：一种模块化分布式风力发电机集群，
[0010]包括
[0011]立柱模块，所述立柱模块包括至少一根竖直设置的立柱；
[0012]机架模块，所述机架模块包括若干安装在所述立柱模块上的机架；
[0013]风力发电机模块，所述风力发电机模块设于所述机架模块上，所述风力发电机模块包括风轮及发电机，所述风轮与发电机连接；
[0014]每个所述风力发电机模块均可在气流作用下独立发电，多个所述风力发电机模块级联组合形成大型模块化分布式风力发电机集群系统。
[0015]采用上述各个技术方案，所述的模块化分布式风力发电机集群中，所述立柱模块上安装有多个所述机架模块，每个所述机架模块上分布安装有多个风力发电机模块。
[0016]采用上述各个技术方案，所述的模块化分布式风力发电机集群中，所述风力发电机模块设置有包括但不限于内置联网的智能控制器、转速传感器、温度传感器、电流传感器及电压传感器，所述发电机分别通过转速传感器、温度传感器、电流传感器及电压传感器与智能控制器电性连接，所述智能控制器接收的转速、温度、电压、电流及监测数据可实时联网上传至服务器，以实现远程监测和智能控制。
[0017]采用上述各个技术方案，所述的模块化分布式风力发电机集群中，所述风轮的类型为水平轴风轮或垂直轴风轮的其中一种。
[0018]采用上述各个技术方案，所述的模块化分布式风力发电机集群中，所述垂直轴风轮的类型可为阻力型垂直轴风轮、升力型垂直轴风轮或混合型垂直轴风轮的其中一种或多种。
[0019]采用上述各个技术方案，所述的模块化分布式风力发电机集群中，所述风力发电机模块包括有电路保护装置，当所述风力发电机模块的风轮高速运转产生过高电压时，所述电路保护装置可切断电路实现保护。
[0020]采用上述各个技术方案，所述的模块化分布式风力发电机集群中，当所述风力发电机模块的垂直轴风轮为升力型垂直轴风轮时，所述风力发电机模块还包括有机械耦合装置，所述升力型垂直轴风轮通过机械耦合装置与发电机传动连接，以切换升力型垂直轴风轮与发电机之间的连接状态或分离状态。
[0021]采用上述各个技术方案，所述的模块化分布式风力发电机集群中，所述机械耦合装置包括有旋转板、若干挡块、安装槽座及弹性伸缩块，所述旋转板位于所述升力型垂直轴风轮的下方，与所述发电机的转子相连接，若干所述挡块分别对称设于旋转板上，所述安装槽座与升力型垂直轴风轮底部连接，所述安装槽座内设有弹性伸缩块，当所述升力型垂直轴风轮在低速旋转时，所述升力型垂直轴风轮产生的离心力小于所述弹性伸缩块的弹力，所述弹性伸缩块处于收缩状态，所述升力型垂直轴风轮和所述发电机处于分离状态，使得所述升力型垂直轴风轮处在无负载状态下持续加速旋转完成启动。当所述升力型垂直轴风轮在较高转速下旋转，产生的离心力慢慢大于所述弹性伸缩块的弹力时，所述弹性伸缩块的前端弧面部分伸出，并与所述挡块的侧壁弧面相接触，两个弧面接触会滑开并把所述弹性伸缩块顶回所述安装槽座内，实现推动一下后继续保持分离状态，这样旋转的所述升力型垂直轴风轮不会被静止的所述发电机挡住停下，当推动的次数多了之后，所述发电机也跟着转动起来了，所述升力型垂直轴风轮的转速也提高了，所述弹性伸缩块伸出也更多了，后部的平面部分也伸出来了，弹性伸缩块的平面部分与所述挡块的平面部分互相接触，就
不会再被顶回去了，弹性伸缩块与挡块结合一起转动，从而实现所述升力型垂直轴风轮和所述发电机的机械耦合。当风停止或风力太弱时，所述弹性伸缩块因为失去离心力或离心力较小，所述弹性伸缩块会在弹力的作用下，缩回所述安装槽座，实现升力型垂直轴风轮和发电机的分离状态，等待下次起风再次启动。
[0022]采用上述各个技术方案，所述的模块化分布式风力发电机集群中，多个微型的所述风力发电机模块可通过横向的机架与纵向的立柱构成风力发电机网，所述风力发电机网可装设于建筑物的外侧或顶部。
[0023]采用上述各个技术方案，所述的模块化分布式风力发电机集群中，所述立柱模块的立柱竖直立在地上。
[0024]采用上述各个技术方案，所述的模块化分布式风力发电机集群中，多个大型的所述风力发电机模块可由低至高排成一列直接安装于所述立柱模块的立柱上，一个所述机架模块上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化分布式风力发电机集群，其特征在于：包括立柱模块，所述立柱模块包括至少一根竖直设置的立柱；机架模块，所述机架模块包括若干安装在所述立柱模块上的机架；风力发电机模块，所述风力发电机模块设于所述机架模块上，所述风力发电机模块包括风轮及发电机，所述风轮与发电机连接；每个所述风力发电机模块均可在气流作用下独立发电，多个所述风力发电机模块级联组合形成大型模块化分布式风力发电机集群系统。2.根据权利要求1所述的模块化分布式风力发电机集群，其特征在于：所述立柱模块上安装有多个所述机架模块，每个所述机架模块上分布安装有多个风力发电机模块。3.根据权利要求1所述的模块化分布式风力发电机集群，其特征在于：所述风力发电机模块设置有包括但不限于内置联网的智能控制器、转速传感器、温度传感器、电流传感器及电压传感器，所述发电机分别通过转速传感器、温度传感器、电流传感器及电压传感器与智能控制器电性连接，所述智能控制器接收的转速、温度、电压、电流及监测数据可实时联网上传至服务器，以实现远程监测和智能控制。4.根据权利要求1所述的模块化分布式风力发电机集群，其特征在于：所述风轮的类型为水平轴风轮或垂直轴风轮的其中一种。5.根据权利要求4所述的模块化分布式风力发电机集群，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐运华，
申请(专利权)人：徐运华，
类型：发明
国别省市：