垂直轴风机发展有待突破——访上海麟风风能科技有限公司总经理严强
发布时间:2014-02-18     来源: 《风能产业观察》
本文摘要:    在一些城市中心区域的公共照明、电信基站,垂直轴风机有了自己的用武之地。不过,上海麟风风能科技有限公司总经理严强在接受记者采...
  
  在一些城市中心区域的公共照明、电信基站,垂直轴风机有了自己的用武之地。不过,上海麟风风能科技有限公司总经理严强在接受记者采访时表示,由于国内、外各垂直轴风机制造商使用的研发手段、研发工具的差异、研发技术水平参差不齐,导致垂直轴风机外观五花八门,大部分垂直风机的产品性能难以与水平轴风机相提并论,使得主流风机厂商未进入该行业,也造成用户对垂直轴风机产生很多认识上的误区。
 
严强 上海麟风风能科技有限公司总经理
 
  据了解,目前,我国乃至世界的大功率风机多是水平轴的,传统垂直轴风机自启动性能差、发电效率低、发电风速范围窄、刹车制动难度大、并网困难等原因,一直未能大规模商业化生产。不过,也有业内人士认为,与传统的水平轴风电系统相比,垂直轴风电系统的风场利用率更高,最多可比传统系统高5倍以上,垂直轴风电系统具有无噪音、安全性更高,同时由于垂直风机风轮转动惯量大,风速变化对电流变化的影响相对水平风机小减小了对电网的冲击。
 
  严强认为,由于垂直轴风机还具有传统水平轴风机难以比拟的优势,其地位也越来越被更多的人重视,近些年越来越多的人摒弃传统观念,投入到该行业的研究与开发当中。
 
  《风能产业观察》:从目前的发展情况来看,垂直轴风机还存在哪些技术难点?如今该产品的技术研发取得了哪些突破?
 
  严强:从技术层面而言,传统的水平轴风力发电机风轮转动时叶片在二维空间运动,叶片上任意一个点的空气动力学特征都一样,而且计算、设计叶片的方法都经过传统水平风机的验证,理论和技术已经相当成熟,但由于中国在该领域起步较晚,核心技术都掌握在西方几家大公司手中;而垂直轴风力发电机风轮转动时,叶片在三维空间运动,叶片上任意一点的空气动力学特征在风轮旋转时都完全不同,其流场也远比传统水平风机复杂的多,用于水平风机设计的一些理论、经验完全不适用于垂直轴风机,因此可以看到水平风机外形都基本一致,而垂直风机外形差异极大,因此无论从理论、技术、市场方面都完全是一个新兴行业,因此全世界都处于同一个起跑线上。
 
  从2004年起我们(麟风)开始对在垂直轴风力发电机从空气动力学、发电机、材料和机械结构、电控等多方面对垂直轴风力发电机进行了系统的研究,2007年开始时销售小型垂直风机的原型机,并根据客户的反馈意见又花费了4年时间不断改进产品细微结构,最终完成小型垂直风机的定型。
 
  垂直轴风力发电机的难点主要有三个方面:1、如何提高发电效率和结构稳定性;2、如何在宽广的风速范围内保持发电状态;3、安全制动。
 
  而我们正是在上述三项取得突破,我们定义的垂直风机必须同时具备高效发电性能(至少可以和传统水平风机比拟);宽广的发电风速范围;能够在强台风下确保安全性,目前全世界只有我们的中小型垂直风机能够达到上述三项目标。
 
  从市场层面而言,目前市场上90%以上的垂直轴风力发电机基本上都不发电,而且很多企业没有售后服务,给顾客造成了垂直轴风力发电机不能发电的印象,在市场上造成了不利影响。
 
  《风能产业观察》:与常规风机相比,垂直轴风机具有哪些特点和优势?
 
  严强:垂直风力发电机具有无气动噪音、相对小型水平轴风力发电机而言更安全、无需要对风向、外形也较美观,可和城市建筑融为一体,更适合在湍流严重的城市应用。
 
  《风能产业观察》:目前,垂直轴风机在城市微网项目中的应用情况如何?除此之外,垂直轴风机主要还有哪些应用?
 
  严强:从2013年开始随着国8条的实施,微网建设开始兴起,垂直轴风力发电机已经开始在全国各地的微网中开始应用,各个领域都将有龙头企业参与到由垂直风力发电机、太阳能组成的微网实验中,相信未来不久,风能、太阳能、地热能等各种可再生能源组成的微网会得到越来越广泛的应用。
 
  《风能产业观察》:随着风电发展的日趋平稳,一些风电设备市场也有回暖的迹象,那么垂直轴风机今年的市场情况如何?
 
  严强:和10年前相比,虽然知道垂直轴风力发电机的人也越来越多,但由于垂直轴风力发电机供应商良莠不齐,绝大多数垂直轴风力发电机又不能有效发电,有的甚至于根本不能发电,对市场产生很多负面影响,需要用事实教育顾客,因此市场挑战也越来越严峻。
 
  《风能产业观察》:贵公司如何看待垂直轴风机的未来发展情况?未来公司在垂直轴风机等新产品、新技术研发方面有何规划?
 
  严强:垂直轴风力发电机由于安全、无噪音和无需对风向的特点,未来一定会有很大发展,尤其在人口居住区会被大量应用,而能源的需求是伴随着人类活动而产生的,有人的地方才有能源需求。
 
  目前我们重新开始了兆瓦级垂直风机的研发,该技术是采用“主动实时变攻角”技术,以达到风轮的最大出力。该技术在2013年已经通过多次风洞实验验证,实验结果显示,风能/电能的转换效率已经超过了理论极限值59.3%,达到了惊人的60%-68%,而传统的水平风机平均风/电转换效率大约在30%左右,但这并不是说传统理论错误,而是传统理论中,风轮是在二维空间运动,而垂直风轮是在三维空间运动。
 
  目前我们已经获得授权的中国专利17项个,美国专利8项;韩国专利4个,欧盟专利1项,其它在审状态。我们不仅在本行业遥遥领先于水平风机发达的西方国家,而且我们已经在本行业建立了技术壁垒。
 
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