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提纲：联合聚风超大功率风力发电机组可带来风力发电全新方式与效益，其采用分风与联合聚风的方式、采用“伞式桨叶伸缩调控系统”的上下简单移动控制，可调控桨轮风轮各个桨叶的幅面伸展长短，实现启动、调频、刹车调节，其直接驱动多发电机的传动系统可形成多级出力能力及调控；其使系统结构大幅度简化，效率与出力能力大幅度提高。

　　内容：风力发电是开发可再生能源的重点领域，风能资源广泛，风力发电过程无任何消耗和污染物体产生，因此实现风力发电低成本、规模化开发应用可形成巨大的商机和经济社会效益。但从当前中国的风电市场看，一方面面临巨大机遇，一方面面临严峻挑战。

　　当前风力发电实现规模化开发需要解决的技术问题主要有：①需要实现风电机组的大功率出力能力设计，以提高风电产业规模化开发应用能力；②需要大幅度降低风力发电机组的制造成本；③需要有效提高机组的运行效率和风能利用能力；④因为现有风电机组的技术起源地在欧洲，那里没有台风（飓风）的气流形态，没有高寒冷温度对机组高分子材料形成的超低温破坏影响，因此在中国及世界许多国家地区进行风力发电的有效开发，风电机组还必须有避免与消除上述气候状况影响的创新技术作为支持。

　　全新类型设计的“联合聚风超大功率风力发电机组”（下简称：联合聚风机组）发明专利技术在解决上述四大技术需求问题的探索创新中形成了独特的综合优势群。

1、工作原理概述

　　联合聚风机组是将多个长菱形设计形态的“分风式风力发电机组”（下简称：分风机组）间隔并列联合设置，因此在相邻间隔设置的各个长◇形机组的两侧，均可形成由分风机舱分风与其相互影响聚风形成的聚风过流通道，形成相互聚风的效果。而立式双桨轮风轮的桨叶正好并列处于聚风过流通道中，从而使聚集风力持续不断地切向冲击桨轮风轮的最大力矩处，推动其旋转形成最大出力能力转换。

　　“分风机组”是由立式双桨轮风轮相互齿合联合构成，并可通过并列设置的机组相互联合，使若干个机组实现联合联动的一体化出力态势。可通过<>形聚风斜面的双向合并天然构成机组的设备间（分风机舱）；其通过“伞式桨叶伸缩调控系统”的上下简单移动控制，可简单、准确、快速、有效地整体调控桨轮风轮各个桨叶的伸展幅面，实现微风启动、随风调频与刹车减力的控制。
分风机舱为面对风向的完全固定形态，其对风方法是利用自然界风力路径直线来回运动的特点，通过桨轮风轮正、反旋转方向的调节变化适应风力方向的整体变化，因聚风通道有顺风作用，桨轮风轮对风向又没有特别严格的要求，因此在风向小角度左右偏离主线方向的情况下，不会对机组运行产生任何影响（注：自然界绝大多数地区风向运动的偏离角度均不会大，在容许的范围内）。

2、主要创新结构及其功效

　　立式双桨轮风轮

　　桨轮风轮是联合聚风机组的乘风出力部件，其由立式双桨轮风轮相互齿合联合构成，桨轮风轮由桨轮辊及在其上设置的若干个伸展桨叶构成。桨叶为可向桨轮辊内移动收缩的活动形态设计，通过“伞式桨叶伸缩调控系统”的上下简单移动控制，可准确、快速、有效、整体地调控桨轮风轮各个桨叶的幅面伸展长短，在机组出现故障、发电机过载、频率超标时，可通过风轮各个桨叶的同时内移缩小幅面的方式，实现机组减力刹车与随时调频（与现有机组的转桨顺桨调控作用结果相同），多数情况下伸缩桨叶操作还可与多个发电机设置形成的梯级出力能力进行配合。

　　分风机舱

　　分风机舱的设计形态、规格和其多样化变化是形成联合聚风机组技术方案的核心之一。

　　从俯视角度看分风机舱如同一个长菱形体，其左右两侧各有两个聚风斜面，通过分风机舱实现前后双方向的分风与在机舱两侧的相邻影响形成的相互聚风，分风机舱在实现上述功效的同时，又天然构成机组前后两个设备安装间。分风机舱可同时起到遮挡桨轮风轮半幅旋转弧面体，完成其出力方式需求的多重任务。

　　直接驱动多发电机的传动系统

　　直接驱动多发电机的传动系统可使分风机组拥有出力能力梯级巨大差距和其方便与风力强度变化的及时适应性调控，这对于超大功率风力发电机组具有特别重要的效益形成作用，其可充分利用微风发电，又可在强风时间大幅度提高机组的发电能力。实现该功能的方法是采用在同一传动齿轮上一同并列设置一个以上的发电机，该设计理由有四：

①因联合机组可简单轻松地实现单机兆瓦级以上的发电功率水平，因此如果实现2兆瓦级、5兆瓦级、10兆瓦级、20兆瓦级、50兆瓦级……等超大功率机组设计时就需要功率更为巨大的发电机配合，而只设置一个更大功率的发电机不方便进行高空设置与安装。

②由风力发电的特性决定：可通过1个以上发电机的设置方式，简单方便地形成机组出力的梯级巨大变化调控能力，方便扩大机组的用风强度范围和用风时间范围。

③可在发电机设置数量形成的巨大梯级出力能力范围内进行桨叶伸缩的微型调控。即：当处于梯级交汇处时，风力再大机组不是要进行缩桨操作，而是要提高发电机的设置数量，并同时进行伸桨操作增加发电；反之，风力再小，伸桨已到尽头没有作用，机组可进行减少发电机数量设置的减力调控。

④分风机组的总体设计结构和传动机构形成的综合设计形态，可简单、方便、灵活、廉价地实现设置1个以上拥有可分合、撤并功能控制的发电机的独特优势。
制动方法与制动系统

　　联合聚风机组的制动方法是：1.通过缩桨减力实现机组减速；2.通过制动器实现刹车。因此其制动器无需十分强大与复杂，且其制动器是与联合传动齿轮一体化设计，没有制动盘，从而使制动系统结构大幅度简化。

　　互连横梁、塔架与基础

　　通过塔架与基础实现分风机舱的空中高举安装。对一个分风机舱的支撑最经济的方法是采用2个塔架，但是对于更高大与更宽大的分风机舱来讲，采用单一一线式的支撑结构有侧倾的危险，因此采用将整个联合排列的各个机组机舱用1-2个“互连横粱”进行相邻机组之间的一体化串联固定，使其形成相互依靠的横向稳定结构体。

　　3、创新点及其优势

　　⑴系统部件承重载荷大幅减小

　　现有巨型三叶片式风电机组对控制系统部件的承重载荷巨大，与之相比桨轮风轮各个桨叶的中部可设支撑圆环架进行环绕式支撑，桨轮桨叶无需通过桨叶自身形态形成流体化空气动力出力能力，因此在实现相同风力有效接触面设计的情况下，桨轮风轮的自身重量可数倍地轻于三叶片叶片，直径可大幅度减少，加工方式可大量简化，可形成标准化流水线作业。也同时消除了叶片巨大承重载荷形成的超低温脆裂起因。

　　⑵用风条件和质量大幅提高

　　因为数十米长的三叶片上下旋转运动方式，使叶片在不同空间高度获得的乘风强度随时面临较大的差距与频繁变化，因此使超长叶片机组容易出现振动问题；与其比较，桨轮风轮的桨叶对风力无分解、无横向扰动、无产生叶尖噪音的条件，而且由于联合机组分风机舱的间隔阻隔，使联合机组各个气流通道的气流互不影响，机组的出力用风是在相同高度采取，可使风力强度稳定一致，其聚风作用更可有利于削平自然界风力强度频率的瞬间剧烈变化幅度对机组稳定运行产生的影响。
菱形机舱结构体可使作用在其上的风压获得大幅度分解，可大幅消解风力对机舱的直接冲击，并可将负面影响转化为机组发电动力；因此在相同投资、相同风资源的情况下采用聚风机组可大幅提高风电厂的总装机容量，大幅增加投资收益额度。

⑶结构大幅度简化

联合聚风机组在实现大功率的过程中无需超长超重的巨型叶片和对其进行的高难度复杂结构的旋转顺桨控制。与三叶片风轮比较，在实现相同出力能力的情况下，或是在实现相同风轮表面有效乘风面积下，桨轮风轮的旋转形成面直径将数倍减小，对传动比的设计压力大幅度降低，其与桨轮风轮一体化同轴大齿轮配合方式又提供了极高的传动比设计空间，可实现由风轮同轴齿轮直接驱动发电机连接齿轮实现直接传动的理想状态，因此无需复杂的齿轮箱设置。
聚风机组分风机舱为固定式，无需偏航系统和机舱控制箱等复杂结构与复杂的系统控制需求。

⑷调控系统简单，消除台风影响

与现有发电机组变桨距调控系统比较，伞式桨叶伸缩调控系统更加简单、快捷、稳定、有效、耐用、价廉；在低速风力条件下起动时，桨叶伸缩系统可将桨叶推到适合的位置，使风轮具有最大的起动力矩和乘风面积，再通过聚风作用和机组起动时单一发电机运行实现的巨大梯级减力因素等三重作用，可在更小微风下顺利投入正常工作，如果遇到台风、飓风可通过将桨叶全部收缩的操作，消除恶劣风力对机组的伤害。

⑸出力能力大幅提高

风能如同太阳能，分散而广泛；风能更像水能，通过设施的建设可使其能量在渐进变窄的通道内获得聚集加强，使风能倍增（因为风速和功率是三次方的关系），因而采用聚风的机组设计结构，并使聚集的高速风力切向作用在风轮的在大力矩处，是实现单机大功率风电机组出力能力、适风能力开发设计的有效途径。

⑹单机大功率能力拓展空间巨大

桨轮风轮可实现直径与高长双向扩展能力，因此机组的设计规格与出力能力将有极大的、轻松的扩展能力空间，可大幅度地调整变化机组的出力能力设计；此外，联合聚风机组可实现多机组的联合联动一体化出力形态设计。

4、应用前景

综上所述明显可见，联合聚风风电机组可满足当前风力发电产业化发展急需解决的四大技术要求，其可使影响当前风力发电发展的故障率、建设成本、维修成本大幅降低，可使机组功率、用风条件和出力能力大幅度提高，可使投入与产出比大幅度提高，其发明出现将带来风电产业革命性的巨变。（陈晓通电话：010-62052221；13611188834bjjjjjs@sina.com北京市海淀区花园北路乙28号（100083））

　　（发明专利号：200510084278.2）提纲：联合聚风超大功率风力发电机组可带来风力发电全新方式与效益，其采用分风与联合聚风的方式、采用“伞式桨叶伸缩调控系统”的上下简单移动控制，可调控桨轮风轮各个桨叶的幅面伸展长短，实现启动、调频、刹车调节，其直接驱动多发电机的传动系统可形成多级出力能力及调控；其使系统结构大幅度简化，效率与出力能力大幅度提高。

　　内容：风力发电是开发可再生能源的重点领域，风能资源广泛，风力发电过程无任何消耗和污染物体产生，因此实现风力发电低成本、规模化开发应用可形成巨大的商机和经济社会效益。但从当前中国的风电市场看，一方面面临巨大机遇，一方面面临严峻挑战。

　　当前风力发电实现规模化开发需要解决的技术问题主要有：①需要实现风电机组的大功率出力能力设计，以提高风电产业规模化开发应用能力；②需要大幅度降低风力发电机组的制造成本；③需要有效提高机组的运行效率和风能利用能力；④因为现有风电机组的技术起源地在欧洲，那里没有台风（飓风）的气流形态，没有高寒冷温度对机组高分子材料形成的超低温破坏影响，因此在中国及世界许多国家地区进行风力发电的有效开发，风电机组还必须有避免与消除上述气候状况影响的创新技术作为支持。

　　全新类型设计的“联合聚风超大功率风力发电机组”（下简称：联合聚风机组）发明专利技术在解决上述四大技术需求问题的探索创新中形成了独特的综合优势群。

1、工作原理概述

　　联合聚风机组是将多个长菱形设计形态的“分风式风力发电机组”（下简称：分风机组）间隔并列联合设置，因此在相邻间隔设置的各个长◇形机组的两侧，均可形成由分风机舱分风与其相互影响聚风形成的聚风过流通道，形成相互聚风的效果。而立式双桨轮风轮的桨叶正好并列处于聚风过流通道中，从而使聚集风力持续不断地切向冲击桨轮风轮的最大力矩处，推动其旋转形成最大出力能力转换。

　　“分风机组”是由立式双桨轮风轮相互齿合联合构成，并可通过并列设置的机组相互联合，使若干个机组实现联合联动的一体化出力态势。可通过<>形聚风斜面的双向合并天然构成机组的设备间（分风机舱）；其通过“伞式桨叶伸缩调控系统”的上下简单移动控制，可简单、准确、快速、有效地整体调控桨轮风轮各个桨叶的伸展幅面，实现微风启动、随风调频与刹车减力的控制。
分风机舱为面对风向的完全固定形态，其对风方法是利用自然界风力路径直线来回运动的特点，通过桨轮风轮正、反旋转方向的调节变化适应风力方向的整体变化，因聚风通道有顺风作用，桨轮风轮对风向又没有特别严格的要求，因此在风向小角度左右偏离主线方向的情况下，不会对机组运行产生任何影响（注：自然界绝大多数地区风向运动的偏离角度均不会大，在容许的范围内）。

2、主要创新结构及其功效

　　立式双桨轮风轮

　　桨轮风轮是联合聚风机组的乘风出力部件，其由立式双桨轮风轮相互齿合联合构成，桨轮风轮由桨轮辊及在其上设置的若干个伸展桨叶构成。桨叶为可向桨轮辊内移动收缩的活动形态设计，通过“伞式桨叶伸缩调控系统”的上下简单移动控制，可准确、快速、有效、整体地调控桨轮风轮各个桨叶的幅面伸展长短，在机组出现故障、发电机过载、频率超标时，可通过风轮各个桨叶的同时内移缩小幅面的方式，实现机组减力刹车与随时调频（与现有机组的转桨顺桨调控作用结果相同），多数情况下伸缩桨叶操作还可与多个发电机设置形成的梯级出力能力进行配合。

　　分风机舱

　　分风机舱的设计形态、规格和其多样化变化是形成联合聚风机组技术方案的核心之一。

　　从俯视角度看分风机舱如同一个长菱形体，其左右两侧各有两个聚风斜面，通过分风机舱实现前后双方向的分风与在机舱两侧的相邻影响形成的相互聚风，分风机舱在实现上述功效的同时，又天然构成机组前后两个设备安装间。分风机舱可同时起到遮挡桨轮风轮半幅旋转弧面体，完成其出力方式需求的多重任务。

　　直接驱动多发电机的传动系统

　　直接驱动多发电机的传动系统可使分风机组拥有出力能力梯级巨大差距和其方便与风力强度变化的及时适应性调控，这对于超大功率风力发电机组具有特别重要的效益形成作用，其可充分利用微风发电，又可在强风时间大幅度提高机组的发电能力。实现该功能的方法是采用在同一传动齿轮上一同并列设置一个以上的发电机，该设计理由有四：

①因联合机组可简单轻松地实现单机兆瓦级以上的发电功率水平，因此如果实现2兆瓦级、5兆瓦级、10兆瓦级、20兆瓦级、50兆瓦级……等超大功率机组设计时就需要功率更为巨大的发电机配合，而只设置一个更大功率的发电机不方便进行高空设置与安装。

②由风力发电的特性决定：可通过1个以上发电机的设置方式，简单方便地形成机组出力的梯级巨大变化调控能力，方便扩大机组的用风强度范围和用风时间范围。

③可在发电机设置数量形成的巨大梯级出力能力范围内进行桨叶伸缩的微型调控。即：当处于梯级交汇处时，风力再大机组不是要进行缩桨操作，而是要提高发电机的设置数量，并同时进行伸桨操作增加发电；反之，风力再小，伸桨已到尽头没有作用，机组可进行减少发电机数量设置的减力调控。

④分风机组的总体设计结构和传动机构形成的综合设计形态，可简单、方便、灵活、廉价地实现设置1个以上拥有可分合、撤并功能控制的发电机的独特优势。
制动方法与制动系统

　　联合聚风机组的制动方法是：1.通过缩桨减力实现机组减速；2.通过制动器实现刹车。因此其制动器无需十分强大与复杂，且其制动器是与联合传动齿轮一体化设计，没有制动盘，从而使制动系统结构大幅度简化。

　　互连横梁、塔架与基础

　　通过塔架与基础实现分风机舱的空中高举安装。对一个分风机舱的支撑最经济的方法是采用2个塔架，但是对于更高大与更宽大的分风机舱来讲，采用单一一线式的支撑结构有侧倾的危险，因此采用将整个联合排列的各个机组机舱用1-2个“互连横粱”进行相邻机组之间的一体化串联固定，使其形成相互依靠的横向稳定结构体。

　　3、创新点及其优势

　　⑴系统部件承重载荷大幅减小

　　现有巨型三叶片式风电机组对控制系统部件的承重载荷巨大，与之相比桨轮风轮各个桨叶的中部可设支撑圆环架进行环绕式支撑，桨轮桨叶无需通过桨叶自身形态形成流体化空气动力出力能力，因此在实现相同风力有效接触面设计的情况下，桨轮风轮的自身重量可数倍地轻于三叶片叶片，直径可大幅度减少，加工方式可大量简化，可形成标准化流水线作业。也同时消除了叶片巨大承重载荷形成的超低温脆裂起因。

　　⑵用风条件和质量大幅提高

　　因为数十米长的三叶片上下旋转运动方式，使叶片在不同空间高度获得的乘风强度随时面临较大的差距与频繁变化，因此使超长叶片机组容易出现振动问题；与其比较，桨轮风轮的桨叶对风力无分解、无横向扰动、无产生叶尖噪音的条件，而且由于联合机组分风机舱的间隔阻隔，使联合机组各个气流通道的气流互不影响，机组的出力用风是在相同高度采取，可使风力强度稳定一致，其聚风作用更可有利于削平自然界风力强度频率的瞬间剧烈变化幅度对机组稳定运行产生的影响。
菱形机舱结构体可使作用在其上的风压获得大幅度分解，可大幅消解风力对机舱的直接冲击，并可将负面影响转化为机组发电动力；因此在相同投资、相同风资源的情况下采用聚风机组可大幅提高风电厂的总装机容量，大幅增加投资收益额度。

⑶结构大幅度简化

联合聚风机组在实现大功率的过程中无需超长超重的巨型叶片和对其进行的高难度复杂结构的旋转顺桨控制。与三叶片风轮比较，在实现相同出力能力的情况下，或是在实现相同风轮表面有效乘风面积下，桨轮风轮的旋转形成面直径将数倍减小，对传动比的设计压力大幅度降低，其与桨轮风轮一体化同轴大齿轮配合方式又提供了极高的传动比设计空间，可实现由风轮同轴齿轮直接驱动发电机连接齿轮实现直接传动的理想状态，因此无需复杂的齿轮箱设置。
聚风机组分风机舱为固定式，无需偏航系统和机舱控制箱等复杂结构与复杂的系统控制需求。

⑷调控系统简单，消除台风影响

与现有发电机组变桨距调控系统比较，伞式桨叶伸缩调控系统更加简单、快捷、稳定、有效、耐用、价廉；在低速风力条件下起动时，桨叶伸缩系统可将桨叶推到适合的位置，使风轮具有最大的起动力矩和乘风面积，再通过聚风作用和机组起动时单一发电机运行实现的巨大梯级减力因素等三重作用，可在更小微风下顺利投入正常工作，如果遇到台风、飓风可通过将桨叶全部收缩的操作，消除恶劣风力对机组的伤害。

⑸出力能力大幅提高

风能如同太阳能，分散而广泛；风能更像水能，通过设施的建设可使其能量在渐进变窄的通道内获得聚集加强，使风能倍增（因为风速和功率是三次方的关系），因而采用聚风的机组设计结构，并使聚集的高速风力切向作用在风轮的在大力矩处，是实现单机大功率风电机组出力能力、适风能力开发设计的有效途径。

⑹单机大功率能力拓展空间巨大

桨轮风轮可实现直径与高长双向扩展能力，因此机组的设计规格与出力能力将有极大的、轻松的扩展能力空间，可大幅度地调整变化机组的出力能力设计；此外，联合聚风机组可实现多机组的联合联动一体化出力形态设计。

4、应用前景

综上所述明显可见，联合聚风风电机组可满足当前风力发电产业化发展急需解决的四大技术要求，其可使影响当前风力发电发展的故障率、建设成本、维修成本大幅降低，可使机组功率、用风条件和出力能力大幅度提高，可使投入与产出比大幅度提高，其发明出现将带来风电产业革命性的巨变。（陈晓通电话：010-62052221；13611188834bjjjjjs@sina.com北京市海淀区花园北路乙28号（100083））