一种利用格栅降低尾流的风力发电系统及方法与流程

本发明属于风力发电技术领域，特别涉及一种利用格栅降低尾流的风力发电系统及方法。

背景技术：

水平轴风力发电机是风力发电机中的一种。水平轴风力发电机可分为升力型和阻力型两类，升力型旋转速度快，阻力型旋转速度慢。对于风力发电，多采用升力型水平轴风力机。

对于传统的水平轴风力发电机，风通过风轮旋转面以后形成涡流，在风轮后方会产生一个巨大的尾流区域，显著影响后方风力机的性能，只有当前后两台机组的距离超过风轮直径的20倍时才能完全消除气流干扰，这使得铺设电缆的成本大幅攀升并且浪费了大量的土地资源。同时，尾流不仅会影响发电量，还会带来附加湍流，影响下游风力机的运行安全。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用格栅降低尾流的风力发电系统及方法，以降低风力发电机的尾流损失，提升机组发电量与运行安全性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用格栅降低尾流的风力发电系统，包括：格栅系统、风轮系统和机舱；

风轮系统包括叶片和轮毂，叶片安装在轮毂上，轮毂通过转轴安装在机舱的前端；

格栅系统设置在机舱上，位于叶片的风向后端；所述格栅系统上设有丝网。

本发明进一步的改进在于：格栅系统包括若干固定圈，固定圈包括最外侧的外圈，最内侧的内圈，以及中间的中间固定圈；中间固定圈直径由外之内依次减小；外圈、中间固定圈和内圈径向通过多个辐条连接，使得格栅系统中形成多个类梯形格栅，格栅中安装有丝网。

本发明进一步的改进在于：格栅系统通过内圈固定在机舱上。

本发明进一步的改进在于：格栅系统中外圈的半径大于叶片的长度。

本发明进一步的改进在于：机舱上设有水平导轨；内圈上设有与水平导轨相配合的导向槽；机舱上设有驱动机构，所述驱动机构的活动端连接内圈，能够驱动内圈带动整个格栅系统沿水平导轨运动。

本发明进一步的改进在于：所述驱动机构为液压机构或者气缸。

本发明进一步的改进在于：内圈通过轴承安装在机舱的水平导轨上；

所述轴承包括相互滑动配合的内层和外层；内层内部设有与水平导轨配合凹槽，外层与内圈固定连接；

内圈上设有一圈齿；所述利用格栅降低尾流的风力发电系统还包括与内圈上的齿相配合的驱动电机；驱动电机的旋转轴上设有驱动齿轮，驱动齿轮与内圈上的齿相啮合。

一种利用格栅降低尾流的风力发电系统的工作方法，包括以下步骤：

叶片旋转过程中产生的风，通过丝网后进行整流，降低尾流损失。

本发明进一步的改进在于：还包括以下步骤：

驱动格栅系统，调整格栅系统与叶片的距离。

本发明进一步的改进在于：还包括以下步骤：

驱动格栅系统在叶片旋转的过程中进行旋转，其中格栅系统的旋转速度与叶片旋转速度不同。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明一种利用格栅降低尾流的风力发电系统，通过安装在风轮后的格栅系统，对流过风轮的风进行整流，从而降低风轮下游风的湍动度，提升风力发电机组的运行安全性。

2、本发明一种利用格栅降低尾流的风力发电系统，利用格栅降低尾流，可以显著降低风力发电场的尾流损失，提升风力发电场的发电量。

3、本发明一种利用格栅降低尾流的风力发电系统，利用格栅降低尾流，可以降低相邻风力发电机组的间隔，从而降低工程造价，提高土地利用率。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例1一种利用格栅降低尾流的风力发电系统的正视图；

图2为本发明实施例1一种利用格栅降低尾流的风力发电系统的侧视图；

图3为本发明实施例2一种利用格栅降低尾流的风力发电系统的侧视图；

图4为本发明实施例3一种利用格栅降低尾流的风力发电系统的正视图；

图5为本发明实施例3一种利用格栅降低尾流的风力发电系统的侧视图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

实施例1

请参阅图1至图2所示，本发明提供一种利用格栅降低尾流的风力发电系统，包括格栅系统10、风轮系统和机舱20塔架21。

机舱20固定在塔架21的顶部；风轮系统包括叶片6和轮毂7，三个叶片6安装在轮毂7上，轮毂7通过转轴安装在机舱20的前端。

格栅系统10设置在机舱20上，位于叶片6的风向后端。格栅系统10包括若干固定圈，固定圈包括最外侧的外圈1，最内侧的内圈2，以及中间的中间固定圈；中间固定圈直径由外之内依次减小；外圈1、中间固定圈和内圈2径向通过多个辐条5连接，使得格栅系统10中形成多个类梯形格栅3，格栅3中安装有丝网4。格栅系统10通过内圈2固定在机舱20上。

格栅系统10中外圈1的半径尺寸大于叶片6的长度尺寸，内圈2的直径尺寸约为叶片6的叶根处直径。

格栅系统10距叶片6的距离为3-8米。

格栅系统中丝网4的单个通孔面积小于等于25平方厘米。

实施例2

请参阅图3所示，在实施例1的基础上，本实施例2在机舱20上设有水平导轨201；内圈2上设有与水平导轨201相配合的导向槽；机舱20上设有驱动机构22，所述驱动机构的活动端连接内圈2，用于驱动内圈2带动整个格栅系统10能够沿水平导轨201运动，以调节格栅系统10与叶片6之间的间距，从而随风速变化而改变格栅系统10与叶片6的距离。

驱动机构22为液压机构或者气缸。

实施例3

请参阅图4和图5所示，在实施例1或实施例2的基础上，本实施例3中内圈2通过轴承安装在机舱20的水平导轨201上。所述轴承包括内层31和外层32；内层31内部设有与水平导轨201配合凹槽，外层32与内圈2固定连接；内层31和外层32之间为滚珠或者石墨，用于润滑。

内圈2上设有一圈齿；本发明一种利用格栅降低尾流的风力发电系统还包括与内圈2上的齿相配合的驱动电机23。驱动电机23的旋转轴上设有驱动齿轮，驱动齿轮与内圈2上的齿相啮合。驱动电机23旋转通过驱动齿轮可以驱动内圈2带动轴承旋转，进而带动整个格栅系统10绕机舱20旋转，更显著的降低尾流损失。

实施例4

本发明一种利用格栅降低尾流的风力发电系统的工作方法，包括以下步骤：

叶片6旋转过程中产生的风，通过丝网4后进行整流，降低尾流损失；

根据风速，通过驱动机构22驱动格栅系统10沿水平导轨201运动，调整格栅系统10与叶片6的距离；

根据工况，通过驱动电机23带动格栅系统10旋转，进一步降低尾流损失。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。