风力发电的正确姿势!
如何正确设计风力发电机


         风能的利用在地球上已经有很长时间了,从古代船只使用风帆到近代利用风车驱动磨盘磨面,可以说风力一直伴随着人类。
         当今,随着电力化的普及,电能已经变成人类的主要能源。风能作为一个陪伴人类几千年的永久性能源也不甘落后的开始了转型之旅。风力发电的种种好处在此不予赘述,但是当今世界设计的风力发电机一直存在某些巨大的缺陷,以至于当今世界风力发电逐渐变成一种叫好不叫座的噱头!风力发电企业一旦离开国家补贴,竟然会面临亏损!想想看,风力是免费的,风力发电企业把免费的风力变成实在的能源进行出售,这种前提下竟然还会亏损,多么不可思议啊!
         很多人会说,这不是风力发电的错,风力发电弃风严重,发出来的电能无法转化为收入。风力发电机制造成本高,风力发电机遇到风灾天气可能损毁,每年保险费超高等等等等。
         但是,上述问题其实都是表面问题,真正的问题只有一个!那就是风力发电机的效率有限,效能比存在理论极限,理论上讲风力发电机赚不到钱。
         当今世界大多数风力发电机的研究者认为,自己已经尽可能的利用风力,将风力转化为电力,已经压榨了风力发电的每一丝潜力。可是风力先天不足,无法为人类提供稳定的廉价的电能。
         但是,我要告诉各位风力发电机研究者,你们在设计风力发电机时忽略了一个重要的参数!最终导致各位风力发电机的设计者无法有效利用风力导致风力发电机无法变成一种普及化的全民能源获取设备!
         传统风力发电机的设计者都是精通空气动力学的饱学之士。各位专家设计风力发电机的指导思想来自贝兹理论,基于这一理论计算出空气动能总量,然后通过改进风机叶片结构和流体力学优化等方式在上述理论框架内尽可能的利用风力。
         但是,无论怎样改进,只要没有跳出上述理论框架,风力发电技术就不会有实质性的发展!因为风力本身属于一种低密度能源,而风力发电实际上是一种将低密度能源集中后进行增压,继而推动发电机进行发电的技术!
         通过长期的研究,我发现各位风力发电的研究者只着眼于空气动力学,却完全忽略了机械结构对风力的放大效应!以至于当今世界对风力发电的研究也仅限于如何提高气流的利用率而不是如何更高效将有限的风力转化为电力!
         甚至,当今大多数研究者习惯在研究风力发电机时只是单纯的套用风能利用系数CP、叶尖速比λ、桨叶气流角等条件来计算风力发电机的叶片结构,完全没有考虑过理论计算出来的结果和实际结果会产生多大的误差!

风机力臂原理01.png

         见图1(传统风力发电机叶片)


         如果,将风力发电机的叶轮的单一叶片提取出来,你就会发现从叶片到驱动轴到发电机可以被视为一根摇臂杠杆!而长长的风力发电机叶片实际上就是一根杠杆的力臂!如果风力发电机叶片(力臂)长度为50米,风力发电机中轴直径为1米,那么这一杠杆理论上讲应该会对风力产生50倍放大效应!然后再通过变速箱将风轮提供的低转速输入转化为高转速,风力最少也能获得10倍以上的放大!想想看,10倍扭力放大啊!这么巨大的变量在各位设计风力发电机时有带入计算公式么?而且常见风机一般采用3叶片结构,风力输入参数还要乘以3,没有计算上述条件得出的风力发电机能够达到最佳优化么?
         更重要的是,缺乏上述条件带入的风机计算公式就缺乏正确的理论指导,也就缺乏风力发电效率提高的正确途径!如果清晰计算出什么条件对风力发电机叶片影响巨大,就能针对性的设计出优化风机叶片的结构!
         针对上述情况,我设计了一系列风力发电机系统。
         已申请专利:一种智能化风力发电机叶片结构(ZL2015104979881



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附图2为我设计的风力发电机结构演示


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附图3为我设计的风力发电机叶片遇到台风天气自动收缩避险
由图2中可以看出,此种风力发电机叶片是以高效利用风力通过力臂产生的杠杆效应推动风力发电机进行发电。当遇到风灾天气,风机叶片可以按照图3中所示将叶片收缩到风机中部,以此保护风机不会因为杠杆效应将强风放大导致风机损毁。
         上述设计的优势在于整个风机智能化程度高,对风能的利用率也非常的高。但是如果仅仅与传统风力发电机配套的发电机系统组合,并不能有效利用如此多的风能。因此,我设计了专属的发电机系统!
风力发电机电机结构.png

附图4
         由图4中可以看出,新式风机的发电机系统安置在风机塔架中。因为塔架中有足够大的空间,可以安装体型非常巨大的发电机。
         众所周知,发电机的本质上就是利用磁场切割导线产生电流。因此磁极越多,导线越多,单位时间产生的电能就越高。
         按照图4设计的发电机可以拥有巨大的磁极和大量的线圈,在风机转速很低的时候就能产生巨大的电流输出。而且因为发电机转速较低,发热问题也就不会像传统高速发电机那么严重。这样一来,在大多数低速风场就能安装大功率风力发电机系统。(单纯增加发电机体积并不会对发电机成本造成很大提升,一般发电机造价过高并非因为发电机本身制造成本而是因为各种特殊制造工艺为了满足标准体型内产生更大电力输出才造成当今风力发电机的造价不断提升,没有体型限制以后制造大功率发电机对国内当前环境来说一切都不是问题)
         同时,因为采用了正确的设计理论,可以大大提高风力发电机的适应性!一台智能化风力发电机可以在大多数环境下正常工作,对于风场的选择也可以不用像之前的传统风场一样存在诸多限制。采用上述设计的风力发电机能够满足绝大多数自然环境,这样就能节省大量考察时间和开发成本!
         上述两种技术进行组合后,在大多数地区都可以安装风力发电机。无论是农田附近还是公路周边,无论是荒山野岭戈壁沙漠。只要拥有空旷的环境,就能安装这种新型风力发电机。安装风力发电机后可以将产生的电能实时应用!
例如可以在高速公路服务区安装几台风力发电机,可以满足服务区对电动汽车的充电需求!电动汽车充电桩大多数采用蓄能装置,利用风力发电将电能储存在电池或拉法电容中,当有电动车需要充电时将电能充入电动汽车。
例如将风机输出的电能立即电解水,产生大量的氢气后压缩储存或是通过管道输送,作为清洁能源可以迅速转化为经济价值。
         如果在沿海地区,可以让风机产生的电能直接驱动压缩机对空气进行压缩。压缩后的液态空气作为制冷剂为冷库提供原料。超低温液态空气冷冻的海产品能够长时间保存,行销全世界。
         如果在农村家庭的屋顶或院落安装这种风力发电机,完全可以满足一般家庭取暖需求。
         上述应用只是风力发电的冰山一角,只要风力发电技术得到正确的理论指导并得到推广,全人类都能享受到无尽的免费能源!有了无尽的免费能源,人类就拥有可以抵抗任何自然灾害的能力!有力量,就能人定胜天!

有兴趣的朋友可以关注我的微博,名字是风电氢能
邮箱是bjgp21cn@139.com






附图2和附图3的网址
http://v.youku.com/v_show/id_XMTQ0Njk1NzM4OA==.html
http://v.youku.com/v_show/id_XMTQ0Njk1ODE3Mg==.html
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来自:聊天生活广场 / 江湖科学
2016-1-17 0:09:53
风电氢能(作者)
50楼
引用 novakon:
这个是楼主的设计。模仿的是古代帆船的结构,可以张帆、收帆,体现的是古代发明家的智慧。唉,做风机那帮家伙怎么就不开窍呢
不好意思,美工能力有限。我以为只要意思表达清楚就够了。科创不谈科学,还谈什么科创?
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2016-1-17 0:15:26
51楼
风力发电,最基本的风机叶片表面积应该大!以前的风机因为没找到正确的理论所以造成风机叶片做不到,但是以后的风机一定会逐渐提高叶片表面积。

有足够大的叶片,风机还会是垃圾能源么?


楼主实在是太有前瞻性了。风机叶片加大,其实美国人很早就在研究,但是一直作为绝密。特别是他们只搞懂了水平轴,像楼主这样发扬到垂直轴上的,暂时还没有!

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风电氢能(作者)
52楼
浪费了一晚上,一直在给外行科普,我也是醉了
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风电氢能(作者)
53楼
引用 novakon:
楼主实在是太有前瞻性了。风机叶片加大,其实美国人很早就在研究,但是一直作为绝密。特别是他们只搞懂了水平轴,像楼主这样发扬到垂直轴上的,暂时还没有!
然后呢?你认为这种风机遇的台风会怎样?这种风机功率如何?看看上面那个可爱的发电机,还指望他给家庭取暖?


无知不要拿来当做骄傲去炫耀!
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54楼
引用 风电氢能:
你认为这种风机遇的台风会怎样?这种风机功率如何?看看上面那个可爱的发电机,还指望他给家庭取暖?
不好意思,这个是水车,上面没有发电机。
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风电氢能(作者)
55楼
引用 novakon:
不好意思,这个是水车,上面没有发电机。
这款是有发电机的,可以带动潜水泵。在西部农场还是很有市场的。
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56楼
................

[修改于 4 年前 - 2016-01-17 03:27:06]

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风电氢能(作者)
57楼
引用 20!不曾存在:
如果楼主用上了空气动力学模拟软件+结构力学模拟软件,再稍微Google一下相关资料,就不会得出如此糟糕的结论了。
只考虑空气动力学,不用考虑杠杆效应对风机的影响么?
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58楼
引用 novakon:
由图4中可以看出,新式风机的发电机系统安置在风机塔架中。因为塔架中有足够大的空间,可以安装体型非常巨大的发电机。
那么巨大的发电机要完全利用,所需要的能量密度,在正常风力下楼主的设计是无法提供的,因此这个风机在刮龙卷风时非常实用,应该广...
嘲讽满级
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风电氢能(作者)
59楼
引用 张静茹:
嘲讽满级
无知才是满级,采用多节设计的发电机在微风时只启动其中部分,强风天气才会全部联动。风力是分级的,发电机当然也需要应对不同风力
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60楼
引用 风电氢能:
无知才是满级,采用多节设计的发电机在微风时只启动其中部分,强风天气才会全部联动。风力是分级的,发电机当然也需要应对不同风力
自我评价中肯,态度较好,继续保持
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2016-01-18 07:47:57
61楼
楼主的这个帖子在被扔到民科版后依然自我感觉良好,建议和本版前任擂主刘武青认识一下,早日发明永动机。
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62楼
关于本帖被移动至江湖版的说明:

1 本帖应该并非我个人挪动,但个人赞同坛中央对此贴的处理方式;
2 此贴中的发明存在显著且致命的理论漏洞;
3 楼主缺乏最基本的力学常识,不足以应对此贴中所涉及到的理论范畴。
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63楼
呵呵,太好玩了,楼主一直在强调解决强度问题,节省材料。关键是叶片是不规则曲面,材料是复合材料,非线性材料,应力会计算吗?还有更重要的,疲劳强度、风振问题、噪音问题、增速机等等,考虑过没有。没一个强大的团队,只能是在制造工业垃圾。
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2016-03-21 19:17:56
2016-3-21 19:17:56
64楼
刚看完刘武青的过来看这个贴,半斤八两吧,6到不行
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