VTWG 5MW智能型垂直軸磁懸浮永磁風力發電機技術特性及機械性能簡要說明香港康翠投資集團有限公司哈爾濱工業大學機電工程學院風電技術裝配研究所2011年6月9日目 錄一、技術性能二、新型發電機技術參數和結構簡圖三、 光伏發電技術簡介四、從空氣中制水的KPW技術簡介“VTWG ”5MW智能型垂直軸磁懸浮永磁風力發電機技術特性及機械性能簡要說明一、技術性能智能型、垂直軸、全風況磁懸浮永磁風力發電機組和智能復合式發電能源塔是集風、整流、高效磁懸浮風力發電機組。其配置垂直井筒，多層槳葉同時做工，采用多機串聯、低阻尼系統，縮小了槳葉尺寸，智能集風體和智能風道系統可根據風力的大小，改變集風體的面積和角度，進出風口開閉的高度，發電機組配置保持全天候工況做功，保持了額定功率最大輸出量，提高了風機發電系統的效率。智能型垂直軸風力發電機組運行啟動風速 23MS，額定風速6MS，風速在23米/每秒時發電功率達到20%，風速6米/每秒時發電功率達到100%。風速6m/s通過智能控制系統將風速自動進行調節，減小進風口高度，控制進風流量在發電機正常發電工作狀況的許可范圍。本項目技術是香港康翠投資集團有限公司多年來與哈爾濱工業大學機電工程學院風電技術裝備研究所共同研發的新型的VTWG5MW智能型垂直軸磁懸浮永磁全風況風力發電機組。VTWG5MW風力發電機組屬于智能型、多技術組合、全風況新型智能型垂直軸磁懸浮永磁風力發電機組。（一）、新型VTWG5MW風力發電機的特征及性能該機組風力發電部分由大系統組成：1、磁懸浮垂直軸傳動系統；2、86米能源塔筒整流增壓系統；3、永磁發電機變配電系統；4、八風口環境集風系統；5；智能控制系統。 VTWG5MW風力發電機組具有大技術優勢、在收集風能的方式上與傳統不同，采用塔式能源筒吸風多層組合結構，結合螺旋軸流增壓技術，可在較低風速下對氣流加速升壓，驅動葉輪發電；、在發電方式上，采用多臺發電機聯動，設計有環境集風體，通過智能控制系統，自主調節進、排風量，控制系統壓力，實現全風況可靠平穩發電；、利用煙筒拔風原理，借助于高空與地表壓差，實現對主風道氣流加速，將內外風力并用，共同作用發電；、采用磁懸浮永磁發電機，其轉子為磁懸浮軸承支撐，可最大化地減小轉子的啟動阻力，實現微風發電，從而達到高效率利用風能的目的。VTWG5MW垂直軸與水平軸相比具有以下大優點 、體積小，單件重量輕；高度與水平軸相當，但是最大回轉件直徑小于10，而水平軸直徑是40m。該機組單件最大重量是3噸，而水平軸是80噸。2、啟動風速低，發電效率高；該機組風速在23米/每秒時發電功率達到20%，風速6米/每秒時發電功率達到100%，水平軸通常在6m/s以上。該發電機組發電效率（風能利用率）可達6080%以上（年發電時效不低于270300天），而水平軸不足1820%（110125天）。3、設備利用率高；年發電小時數可達65008000小時，而水平軸不足27003000小時。4、單機發電能力大；與水平軸同等高度尺寸比，該機組發電功率可達5MW以上，是水平軸的23倍。水平軸小于2MW，水平軸要想做大比較困難。5、輸出電壓穩定；借助于智能控制系統與環境集風體結合，可自動適應調節輸出電壓，達到穩定發電效果。6、制造容易，成本較低；由于該機組整體尺寸小，單件重量輕，制造難度降低，運輸輕便，安裝維護費用較低，總體成本大大低于水平軸。VTWG5MW風力發電機組構造7大特點：1、整體裝配式結構：由于該機組從傳統機型的單立柱改為多柱裝備式結構體，制造難度大大減小，設備可在現場組裝，減少運輸成本，縮短施工周期。2、發電效率高：應用集風、整流系統，風能利用率可達到6080%，年有效發電時效65008000小時，采用智能程控多發電機聯動工作，可根據風機的轉數及風力大小增減電機并機數量，可根據多風況調節平穩發電，從一級風到12級風都可以運行發電。3、占地面積少：由于是空氣吸入式風電機組、可以大大縮小機組間距節省土地、減少基礎、道路、管線的投入。4、制造成本低：機房布置在機組底部或者機組側面，可減少停機檢修時間，減少維護成本。發電成本大大降低。風場投資回收期可以縮短到5-8年左右。5、磁懸浮軸承永磁發電機：采用磁懸浮軸承永磁發電機，結合增速齒輪箱（風輪轉速r/min150200，齒輪箱增速比1:12），使風輪轉速達到r/min18002400，發電機額定功率(500KW x 10 )5000KW。6、使用年限長：該磁懸浮永磁發電機采用永磁材料和磁懸浮軸承，不但提高發電效率，使用年限不低于20年。7、實用范圍廣：該產品不但可以實用于風資源豐富區，也實用于風資源可利用區，只要風速達到每23m/s的草原、丘凌、海灘、沿江河湖岸邊都能實用，能確保平穩發電。本項目技術是香港康翠投資集團有限公司自2008年1月起與哈爾濱工業大學機電工程學院風電技術裝備研究所共同研發的新型“VTWG”5MW智能型垂直軸全風況磁懸浮永磁風力發電機組。本項目屬于高科技、高清潔可在生能源項目，符合中國政府的產業政策，符合行業準入標準。眾所周知，在諸多可再生能源中，風能技術最成熟，最具有規模化開發條件和商業化發展前景。新型VTWG5MW風力發電機設備制造廠投資回報期短，預計5年內可收回投資成本。二、新型發電機技術參數和結構簡圖新型VTWG5MW智能型垂直軸磁懸浮永磁風力發電機組，克服了水平軸風力發電機風能利用率不足、風力發電不穩定的問題，利用高空與地面壓力差，采用煙囪拔風的原理，86米高的風筒，配備智能控制風量系統，安裝了智能輸配電網絡系統，使風力發電獲得更多的、更大的風力，發出更多的電量，同時降低工程造價，提高經濟效益。VTWG5mw智能型垂直軸磁懸浮風力發電機主要技術參數表：一、額定參數形式智能型、垂直軸、螺旋風葉轉上行風向功率調節變風口、多發電機聯動額定功率/KW5000啟動風速M/S3停機風速M/S無額定風速M/S6極限風速M/S40運行環境溫度-40 - +45塔架高度/M86計算使用壽命/年20二、集風體集風面積/平方米1280集風體寬度/M7集風體結構材料型鋼及微晶玻璃筒壁三、葉輪葉輪層數、形式10層、螺旋式葉輪材料復合材料葉輪直徑/M6.8葉輪轉速/RPM150/200四、齒輪箱形式增速轉速比1：12五、發電機形式磁懸浮永磁發電機組額定功率/KW500x10額定電壓/V690額定電流/A221X2-936X2功率因數1冷卻方式強迫風冷（IC616）額定頻率/HZ50絕緣等級H級安裝方式IBM3防護等級IP54六、剎車系統形式液壓機械剎車七、塔架形式型鋼圓筒分段法蘭連接八、控制系統形式現場微電腦/遠程網絡三級控制控制內容機組內外圖像、運行仿真數據、圖形、風向、風速、轉速、檢測、進出風控制、運行控制 “VTWG”5MW風力發電機的風功率曲線特性見下圖：智能型垂直軸磁懸浮永磁風力發電機組外罩維護結構為鋼結構寶塔型，塔座底部直徑35米，高度86米，地上10米層為箱式變壓器、變配電機房系統，空氣制水裝置系統。10米20米高度為進風、排風系統、智能集風系統、含安全通道。組合式風道系統-垂直風道直徑：發電機功率(單機容量)500/kw為7米，發電機功率（單機容量）1500/kw為10米；垂直軸動力傳動系統-花鍵軸、傳動齒輪、增速器、離合器；漿葉系統-10層復合材料多葉輪。組合式聯動發電機組-磁懸浮永磁690伏風力發電機；進出風量智能控制閘門-電動卷簾門風口系統；液壓式剎車系統；智能拔風筒系統-含進風口、排風口；太陽能發電裝置、蓄電池儲能系統；電氣系統-箱式變壓器、升壓逆變、整流、輸電；蒸發吸濕蓄水系統；智能控制及仿真系統-含內外實景圖像、運行仿真、風向、風速、轉速、檢測、進出風控制、運行控制，通過智能控制系統將風速自動進行調節，減小進風口高度，控制進風流量在發電機的許可范圍。智能型垂直軸磁懸浮發電機結構簡圖三、 光伏發電技術簡介為了充分利用風力發電能源塔的結構特點，利用能源塔的外立面（表面積在6500m2左右）為載體。安裝光伏發電膜技術進行光伏發電。該技術是我們自主研究的高效非晶硅疊層太陽薄膜光伏發電技術。在低強光下均有較好的轉換率，在陰雨天、沙塵天氣仍可發電，壽命長達35年，光電轉換效率達10%以上，取得了240多項專利，該技術在非晶硅薄膜太陽能電池上居世界最前列。建立了理論上領先5年，工藝上領先10年以上的壓倒性的優勢地位。四、從空氣中制水的KPW技術簡介空氣中有取之不盡的小蒸汽，只要有空氣的地方就有水蒸汽存在。沙漠地面空氣濕度也在20%左右，海洋、河流空氣中含濕量達80%左右，這項技術可提供極大的優質水資源。我們掌握了空氣中取水的核心技術，獲得了中國國家專利。我們充分利用進入風力發電能源塔內的含有水蒸汽的空氣，將這些空氣經過特制的取水設施，將水取出，并以達到消毒的水準。取出的水是符合國際標準的，可達到瓶裝水的質量標準。即：色度10，并不呈現其他異色酵母10個/ml混濁度1 NTV致辭病菌不得檢出菌落總數50 個/ml氨氮0.5（mg/l）大腸菌群3 MPN/100ml耗氧量2（mg/L）亞硝酸鹽0.05（mg/l,以計NO2計）經過KPW取水設施，在風塔中