5结构设计 23

5。1高耸桅杆结构 23

5。2悬臂式转子结构 24

5。3桅杆-转子复合系统设计方法 25

6设计总结 26

致谢 27

参考文献 28

 1绪论

1。1开展风力发电研究的背景 

风能的清洁性、可再生性及其大规模应用技术的日益成熟，使风力发电已经日益成为新能源领域中除核电外，技术最成熟、最具开发条件和最有发展前景的清洁发电方式。因此，各国已经纷纷视风能开发为新能源战略中最重要的组成部分之一。

截至2012年8月，我国并网风电已达5 258万kW其中，国家电网调度范围并网风电达5 026万Kw，6年年均增速87%；2011年风电发电量706亿kWh，年均增速96%。我国已取代美国成为世界第一风电大国。至2012年8月国家电网建成覆盖26个省份、全部570座风电场的新能源运行调度监测网络，在14家调度机构建成风功率预测系统，实现了风电可监测、可预报，建成风电并网线路2。53万km。按照国家风电发展规划，2015年我国风电规模将达到1亿kW,2020年达到2亿kW。我国用5年半时间走过了美国、欧洲15年的风电发展历程，实现了风电从200万kw到5000万kW的跨越[1]。

发展风电对我国又有特别的意义。我国发展可再生能源的背景与德国、丹麦和美国等西方风电发展大国有着特别的不同之处。西方风电发展大国对风电等可再生能源大规模的开发利用，是在电力供求总体平衡芸至供大于求的背景下开展的。他们发展风电最主要目的是逐步用可再生能源置换石化燃料等常规能源、解决环境污染等问题。而我国还面临着比西方风电发展大国严峻得多的资源与环境的双重瓶颈制约，突出表现在。缺煤、缺电、缺油。现象的同时出现和环境污染问题的日益严重。或许这也是我国风电近年得以高速发展的社会背景[2]。译者以为随着风电技术水平的提高、风电成本的降低，风电在我国的继续长期发展在特有的社会背景下，又增加了经济背景这一重要因素。

风车是现代风力机的原型，早在公元前200年波斯地区即有使用[3]。现代风力机按风轮转轴与地面的拓扑几何关系分为垂直轴风力机和水平轴风力机两大类。

公元前几百名为“panemone”带有矩形叶片的风车，是有记录已知最早的用于提水和谷物碾磨的实用风车——它是垂直轴的。1887年，人类建造了首个叶轮直径17m、高度18m、功率12kW的风力发电机组，其安装于苏格兰的格拉斯哥。

1。2风力发电机简介

水平轴风力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。大多数水平轴风力机具有对风装置，能随风向改变而转动。对小型风力机，这种对风装置采用尾舵，而对于大型风力机，则利用风向传感元件及伺服电动机组成的传动装置[4]。

风力机的风轮在塔架前面的称上风向风力机，风轮在塔架后面的则称下风向风力机。

水平风力机的式样很多，有的具有反转叶片的风轮；有的在一个塔架上安装多个风轮，以便在输出功率一定的条件下减少塔架成本；有的利用锥形罩，使气流通过水平轴风轮时集中或扩撒，因此加速或减速；还有的水平轴风力机在风轮周围产生漩涡，集中气流[5]。增加气流速度。

    最早的垂直轴风力发电机是一种圆弧形双叶片的结构（Φ型或称为达里厄），由于其受风面积小，相应的启动风速较高，一直未得到大力发展，我国也在前几年做了一些尝试，但效果始终不理想。针对一些朋友问及：为何当初采用Φ型设计而没有用现在这种H型结构呢？实际上，这和科技的发展特别是电脑的发展密切相关的，由于H型垂直轴风力发电机的设计需要非常大量的空气洞力学计算以及数字模拟计算，采用人工的方法计算一次至少需要几年的时间，而且不是一次计算就能得到正确的结果，所以在计算机还不是很发达的年代，人们根本无法完成这一设计构思。