CN101900086A

CN101900086A - 挡风坝式风力发电站建设工程结构方式

Info

Publication number: CN101900086A
Application number: CN2010101914276A
Authority: CN
Inventors: 何福群
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2010-12-01

Abstract

一种立体分布的风力发电站建设工程结构方式。它是在符合风力发电站建设条件的地域建筑挡风大坝。大坝由若干个相同的坝体和通风巷道排列组成。被坝体拦截聚集的风能沿着通风巷道通行。大坝整体外观为梳状型，单个坝体外观为前后两头属三角体中间属长方体的梭状型，通风巷道进出口呈喇叭口状。坝体内为框架结构空间，坝内空间安装垂直轴式风力发电机组，其中的风轮机部件安装在紧邻通风巷道的边缘，使风轮叶片伸出坝体外至通风巷道内受风，被拦截聚集的风能沿着通风巷道通行时，风力作用于两侧的风轮叶片驱动风轮机从而驱动发电机发电。发电机组的安装分布方式，在单个坝体内的一个层面上分左右两边各安装一排发电机组，每排若干台，从下到上有若干层；在整体上呈现为从下到上、从左到右、从前到后的立体分布方式。

Description

挡风坝式风力发电站建设工程结构方式

所属技术领域

本发明涉及一种风力发电站建设工程结构方式，尤其是适合大型、特大型风力发电站建设的工程结构方式。

背景技术

目前，已有的风力发电站建设工程结构方式，通常是将风力发电机组平面分布式安装在地面上。由于单台机组之间的安装距离一般都在几十米以上，一座总装机容量几十万千瓦以上的风电站所需场地面积少则几十平方公里，多则上百平方公里。因此通常不叫风电站，而叫风电场。风电场的风电机组结构普遍采用水平轴结构，目前已有的风轮机风叶扫风面积直径达到百米，机组总高度则超过百米。在现有的风电场建设中，扩大总装机规模的基本途径，一是靠不断扩大场地面积以增加机组的安装数量；二是靠加大风轮叶片的扫风直径，增高机组的安装高度，提高单台机组的容量。目前的风电场建设工程结构方式存在着诸多不足：

1、通常只能利用100米以下低空的风能，100米以上相对高空的风能难以得到利用。而通过科学观测所知，100米以上相对高空的风能能量要显著大于100米以下低空的风能能量。

2、机组安装密度低，且只利用了地面单一层次的空间。由于受固有的地域面积限制，其发展空间受到限制。

3、目前的水平轴式大型风力发电机组，风叶的扫风直径已经巨大，塔筒的高度也很难再高。要进一步增加单机的容量，技术难度越来越大，增加潜力有限。

4、风力发电机组只能利用散漫而方向不定的风力启动风轮机，对启动风力要求较高，而风力太大时又难以利用，且容易对风机造成破坏。

5、发电机组平面分布式安装在几十到几百平方公里的地面上，机组之间相距甚远，电力网线连接成本高，电力归集过程中损耗大。由于机组分布在广漠的原野上，给管理维护带来困难，维护费用增加。设备在野外运行，使用寿命受到不利影响。

发明内容

为了解决目前风电场建设工程结构方式中存在的不足问题，本发明提出了一种新的风力发电站建设工程结构方式。这种方式是：在符合风力发电站建设条件的地域建筑挡风大坝，对风能实施拦截聚集。大坝由若干个相同的坝体和通风巷道排列组成。坝体与坝体之间按照需求设计构筑的间隔空间为通风巷道，被坝体拦截聚集的风能沿着通风巷道通行。大坝整体外观为梳状型，单个坝体外观为前后两头属三角体中间属长方体的梭状型，通风巷道进出口呈喇叭口状。坝体内为若干层高的框架结构空间，坝内空间用于安装垂直轴式风力发电机组，其中的风轮机部件安装在紧邻通风巷道的边缘，使风轮叶片伸出坝体外至通风巷道内受风，被拦截聚集的风能沿着通风巷道通行时，风力作用于风轮叶片驱动风轮机从而驱动发电机发电。发电机组在单个坝体内的一个层面上左右两边各装一排，每排若干台，从下到上有若干层；整体上从下到上、从左到右、从前到后呈立体分布方式。这种挡风坝式风力发电站建设工程结构方式主要有以下优点：

1、通过建造挡风坝，将风力发电站建设工程结构方式由地面向高空发展，由平面向立体转变，可以对相对高空的风能加以利用，拓展风电建设的发展空间。

2、通过建造挡风坝，可以将散漫的风能加以聚集，将方向不稳定的风能加以引导，使较弱的风转化为较强的风，可在较小风力的条件下启动风轮机，可以提高风能的利用效率。

3、通过建造挡风坝，风电机组的安装可以采用立体分布方式，可充分利用空间，提高机组的安装密度，为扩大总装机容量，建造大型、特大型风力发电站创造条件。

4、通过建造挡风坝，风电机组可集中安装在坝体建筑内的空间里，设备在室内运行，有利于设备的维护管理，可以减少维护费用，延长机组的使用寿命。由于机组安装可实现立体高密度分布方式，电力网线连接距离短，可以减少工程费用，减少电力线损。

5、安装在坝体内的发电机组采用垂直轴式结构，风轮机叶片可采用阻风式叶片，可以避免目前常用的水平轴式风电机组因风轮机叶片太长，机组安装塔筒过高带来的技术发展障碍，使设计更大容量的发电机组成为可能。

附图说明

1、图中的各种结构之间的图形比例不直接表示实际的比例关系。

2、图中凡垂直锯齿状线条表示对挡风大坝长度的省略，凡水平锯齿状线条表示对挡风大坝高度的省略。

3、挡风大坝为对称结构。其中，大坝正面图与大坝背面图相似，所以只提供了大坝正面示意图；通风巷道左侧坝体示意图与右侧坝体示意图相似，因此只提供了左侧坝体示意图。

4、挡风坝的正面表示迎面风，也是通风巷道的进风口方向。

5、对具体示意图的说明：

(图1)为俯视大坝示意图。①坝体、②通风巷道、③风轮机叶片、④大坝长度省略；

(图2)为大坝正面示意图。①坝体、②通风巷道、③风轮机叶片、④大坝长度省略；⑤大坝厚度省略；

(图3)为大坝通风巷道左侧坝体示意图。①坝体、②风轮机安装槽、③风轮机叶片、④坝体出口斜面、⑤大坝高度省略；

(图4)为俯视大坝示意图。①坝体、②通风巷道、③风轮机叶片、④大坝长度省略；

具体实施方式

1、场地选择。选择平原、草原、戈壁、海滩以及山口等风能丰富，并适合建筑挡风大坝的地域作为建造挡风坝式风力发电站场地。

2、大坝的整体设计。一般情况，大坝的长度设计，短可以是几百米到上千米，长可以是几千米到几十千米；大坝的高度设计，可以是二三百米到七八百米；大坝的厚度设计，可以是几十米到几百米。具体的长度、高度和厚度设计，应根据地域条件，技术条件以及建设需求等情况而定。

3、坝体设计。单一坝体外观形状设计为前后两头属三角体中间属长方体的梭状体，使通风巷道进出口形成喇叭口形状。单一坝体的前后长度即是大坝的厚度，因此尺度是一致的。单一坝体的高度与大坝整体的高度理论上也是一致的。单一坝体的宽度则参照所选机组两个风轮机的最大安装半径设计。

4、坝体内部设计。坝体内部应参照机组设备安装所需空间条件，设计成相应的空间层次框架结构，预留好设备安装空间。一般情况下，从下到上可按八到十米间隔分层，从前到后可按五十到一百米间隔，左右间隔尺度则以所选机组型号的最大安装半径为为依据。

5、通风巷道设计。通风巷道除去进出口的喇叭口部分外，其余为直道。直道部分的宽度以满足从两侧坝体内伸出的风轮叶片运动半径为原则进行设计。

4、坝体建造。先采用钢筋混凝土构筑成整个坝体的框架结构，再构筑好嵌入坝体的半圆形半封闭式风轮机安装槽，最后用墙体和顶盖予以整体封闭，并对墙体表面进行平滑处理。

5、机组安装。机组安装采用立体分布方式，具体实施根据设计方案实行。机组采用垂直轴式结构机型，安装时按照风轮机在上，发电机以及变速箱等其他部件设备在下的形式组合。

6、其它输变电设备的设计安装按常规设计实施。

Claims

1.一种风力发电站建设工程结构方式。它的特点是：在符合风力发电站建设条件的地域建筑挡风大坝，大坝由若干个相同的坝体和通风巷道排列组成，大坝整体外观为梳状型，单个坝体外观为前后两头属三角体中间属长方体的梭状型，通风巷道进出口呈喇叭口状。坝体内为框架结构空间，用于安装垂直轴式风力发电机组，其中的风轮机部件安装在紧邻通风巷道边缘的半封闭的半圆槽内，风轮叶片运行至通风巷道方向时大部分伸出坝体外至通风巷道内，被拦截聚集的风能沿着通风巷道通行时，风力作用于两侧的风轮叶片驱动风轮机从而驱动发电机发电。发电机组在单个坝体内的一个层面上分左右两边各安装一排，每排若干台，从下到上安装若干层；在大坝整体上呈现为从下到上、从左到右、从前到后的立体分布方式。