磁懸浮垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)（風(fēng)光互補(bǔ)型）項(xiàng)目可行性研究報(bào)告編制提綱

PAGEPAGE3磁懸浮垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)（風(fēng)光互補(bǔ)型）項(xiàng)目可行性研究報(bào)告編制提綱一、立項(xiàng)的背景和意義目前，能源緊缺已經(jīng)成為阻礙各國(guó)發(fā)展的重要問(wèn)題，風(fēng)力發(fā)電作為新能源中比較成熟的技術(shù)正受到人們的重視，成為各國(guó)加緊研究的對(duì)象。風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電一樣，最初是為了解決應(yīng)急電源和邊遠(yuǎn)地區(qū)供電而開(kāi)發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品，因而在最初發(fā)展并不是很快。然而，到了上個(gè)世紀(jì)二、三十年代，全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)帶來(lái)的能源緊張，讓世界各國(guó)的專家想到了以風(fēng)力發(fā)電作為補(bǔ)充能源的可行性，各國(guó)紛紛進(jìn)行研究，由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平較差，啟動(dòng)風(fēng)速要求較高，發(fā)電噪音也很大，所以只能將風(fēng)力發(fā)電機(jī)放在人跡罕至的地方或風(fēng)力較大的地方。隨著能源緊張的進(jìn)一步加劇和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，為風(fēng)能發(fā)電技術(shù)開(kāi)辟了廣闊的前景。隨著技術(shù)的進(jìn)步，風(fēng)電成本已經(jīng)降到和火電成本相接近，但是水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的噪聲和對(duì)鳥(niǎo)類的危害比較嚴(yán)重，另外，某些科學(xué)家還指出，在同一地區(qū)大量采用超大型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)還可能會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐募撅L(fēng)流動(dòng)產(chǎn)生影響。使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)的大發(fā)展又一次遇到了困難。但可喜的是，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)將不產(chǎn)生噪音和對(duì)季風(fēng)風(fēng)向改變等影響，旋轉(zhuǎn)速度將大幅放慢，對(duì)鳥(niǎo)類幾乎不受影響。英國(guó)一家公司和美國(guó)GE都提出了一項(xiàng)計(jì)劃，開(kāi)展新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究，它是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)形式，它的發(fā)電成本是火力發(fā)電的一半左右，成本低，設(shè)置地點(diǎn)靈活、使區(qū)域性調(diào)節(jié)電力輸出成為了可能。本項(xiàng)目研制離網(wǎng)型的小型磁懸浮軸承垂直軸自調(diào)槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)?？稍谖L(fēng)下起動(dòng)，可應(yīng)用于山區(qū)、湖邊以及遠(yuǎn)離發(fā)電廠的地方，還可用于漁民海上作業(yè)，用于高速公路路燈更是免去了鋪架電線之投資多、線路繁、不利于維護(hù)的弊端。風(fēng)光互補(bǔ)型更是增強(qiáng)了抵御天氣變化的保證。將為我國(guó)偏遠(yuǎn)山區(qū)、邊防及海島哨所等地帶來(lái)巨大的變化。本單位雖然是剛成立的單位，但是，研究人員對(duì)于自己所從事的研究領(lǐng)域大多有十年及以上的時(shí)間。即對(duì)于磁懸浮軸承的研究，垂直軸可調(diào)槳距風(fēng)力機(jī)的研究，對(duì)于發(fā)電機(jī)的研究以及控制領(lǐng)域的研究大多有十年及以上的時(shí)間。所以技術(shù)來(lái)源是自有技術(shù)。研發(fā)形式是以自己為主，加工和試驗(yàn)是外協(xié)。"磁懸浮垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)（風(fēng)光互補(bǔ)型）"以其自身的三大技術(shù)優(yōu)勢(shì)：磁懸浮軸承；垂直軸可調(diào)槳距風(fēng)力機(jī)，風(fēng)光互補(bǔ)，低壓可充電，將為我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)飛躍的發(fā)展。二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)〔包括知識(shí)產(chǎn)權(quán)現(xiàn)狀〕風(fēng)電技術(shù)是一項(xiàng)綜合性的高技術(shù)。涉及空氣動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、材料科學(xué)、聲學(xué)、機(jī)械工程、動(dòng)力工程、電氣工程、控制技術(shù)、氣象學(xué)、環(huán)境科學(xué)等多個(gè)學(xué)科和多種領(lǐng)域及相互交叉。風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電一樣，最初是為了解決應(yīng)急電源和邊遠(yuǎn)地區(qū)供電而開(kāi)發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品，因而在最初發(fā)展并不是很快。然而，到了上個(gè)世紀(jì)二、三十年代，全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)帶來(lái)的能源緊張，讓世界各國(guó)的專家想到了以風(fēng)力發(fā)電作為補(bǔ)充能源的可行性，但由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平較差，啟動(dòng)風(fēng)速要求較高，發(fā)電噪音也很大，所以只能將風(fēng)力發(fā)電機(jī)放在人跡罕至的地方或風(fēng)力較大的地方。隨著能源緊張的進(jìn)一步加劇和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，為風(fēng)能發(fā)電技術(shù)開(kāi)辟了廣闊的前景：風(fēng)電成本已經(jīng)降到和火電成本相接近，但是水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的噪聲和對(duì)鳥(niǎo)類的危害比較嚴(yán)重，使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)的大發(fā)展又一次遇到了困難。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)將不產(chǎn)生噪音和對(duì)季風(fēng)風(fēng)向改變等影響，旋轉(zhuǎn)速度將大幅放慢，對(duì)鳥(niǎo)類幾乎不受影響。英國(guó)一家公司和美國(guó)GE都提出了一項(xiàng)計(jì)劃，開(kāi)展新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究，它是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)形式，它的發(fā)電成本是火力發(fā)電的一半左右，成本低，設(shè)置地點(diǎn)靈活、使區(qū)域性調(diào)節(jié)電力輸出成為了可能。中國(guó)作為風(fēng)資源大國(guó)和未來(lái)制造業(yè)基地，發(fā)展本國(guó)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造業(yè)刻不容緩。客觀形勢(shì)及市場(chǎng)發(fā)展要求必須盡快地在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)研制國(guó)產(chǎn)化風(fēng)力機(jī)；同時(shí)，為確保我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，必須建立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的設(shè)計(jì)體系。因此，我國(guó)風(fēng)電技術(shù)發(fā)展應(yīng)走消化、吸收、再創(chuàng)新的道路。這需要從與國(guó)外聯(lián)合設(shè)計(jì)開(kāi)始，逐漸吃透、掌握國(guó)外的設(shè)計(jì)方法，并在已有工作的基礎(chǔ)上，針對(duì)性地加強(qiáng)基礎(chǔ)性研究和應(yīng)用研究與開(kāi)發(fā)，逐步建立和完善我國(guó)自己的設(shè)計(jì)體系。再創(chuàng)新是我國(guó)風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的根本保障，只有不斷創(chuàng)新，才能探索風(fēng)電的新方式、新機(jī)型、新技術(shù)。2001年我國(guó)率先開(kāi)始了新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究，由部隊(duì)牽頭，上海某公司為研發(fā)主體，西安軍電、西安交大、同濟(jì)大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等高校的多位專家配合，在短短的一年時(shí)間里就生產(chǎn)出了世界上首臺(tái)新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。并在5年不到的時(shí)間里將功率擴(kuò)展至200W--100KW，處于世界領(lǐng)先地位。世界上其他國(guó)家也都進(jìn)行了新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研制，日本在2002年初開(kāi)始研究，2003年初產(chǎn)品投放市場(chǎng)，功率在0.5--30KW之間。美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、奧地利、韓國(guó)等國(guó)家也都在去年已生產(chǎn)出樣機(jī)，準(zhǔn)備投入規(guī)?；a(chǎn)，目前功率都在10KW以內(nèi)。由于水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的特性，小型風(fēng)力發(fā)電在后來(lái)的相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里未得到較好的發(fā)展。本單位研究的是“磁懸浮垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)（風(fēng)光互補(bǔ)型）”，公司成立時(shí)間雖短，但是公司里的核心技術(shù)人員對(duì)于風(fēng)力機(jī)技術(shù)、磁懸浮技術(shù)以及發(fā)電機(jī)技術(shù)的研究都有著10余年的研究歷史，公司還在成立時(shí)就已經(jīng)開(kāi)始了模型研發(fā)階段。研發(fā)的模型機(jī)如圖1所示：圖1研制的500W模型機(jī)圖1研制的500W模型機(jī)目前已經(jīng)在改進(jìn)圖紙并選擇葉片等的材料，研發(fā)改進(jìn)型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)并已經(jīng)聯(lián)系了南部山區(qū)的風(fēng)力發(fā)電試驗(yàn)基地。三、現(xiàn)有研究基礎(chǔ)、特色和優(yōu)勢(shì)對(duì)于模型機(jī)的測(cè)試結(jié)果令課題組研究人員興奮的是，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)與設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果相符，例如啟動(dòng)風(fēng)速一項(xiàng)即比現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)要低。本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)主要是：（1）現(xiàn)有的磁懸浮軸承技術(shù)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的只是單自由度的磁懸浮，本項(xiàng)目采用五自由度磁懸浮軸承技術(shù)，摩擦小、啟動(dòng)風(fēng)速低、效率高。（2）本垂直軸風(fēng)力機(jī)不需要推桿或其他復(fù)雜的結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)槳距自動(dòng)調(diào)節(jié)。受風(fēng)無(wú)方向限制，且可以自啟動(dòng)，抗風(fēng)能力強(qiáng)。（3）根據(jù)風(fēng)力資源的不同，同規(guī)格主機(jī)可使用不同的葉片。這是其它任何風(fēng)力發(fā)電機(jī)不具備的獨(dú)特之處。（4）雙轉(zhuǎn)子徑向磁場(chǎng)永磁電機(jī)、低速高效，采用鐵氧體降低了發(fā)電機(jī)價(jià)格。我們的優(yōu)勢(shì)為：1、安全性采用了垂直葉片和三角形雙支點(diǎn)設(shè)計(jì)，并且主要受力點(diǎn)集中于輪轂，因此葉片脫落、斷裂和葉片飛出等問(wèn)題得到了較好的解決。2、效率高采用了五自由度磁懸浮軸承，可以在微風(fēng)下啟動(dòng)，效率高。3、噪音采用了水平面旋轉(zhuǎn)以及五自由度磁懸浮軸承，使得噪音降低到在自然環(huán)境下測(cè)量不到的程度。4、抗風(fēng)能力采用三角形雙支點(diǎn)設(shè)計(jì)原理，使得它受風(fēng)壓力小，而且自調(diào)速，可以抵抗每秒45米的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。5、回轉(zhuǎn)半徑由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)轉(zhuǎn)原理的不同，比水平軸等其他形式風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有更小的回轉(zhuǎn)半徑，節(jié)省了空間，同時(shí)提高了效率。6、槳距自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)與現(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力機(jī)比較，本垂直軸風(fēng)力機(jī)不需要推桿或者其他復(fù)雜的結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)槳距自動(dòng)調(diào)節(jié)。受風(fēng)無(wú)方向限制，且可以自啟動(dòng)，槳距可以可以根據(jù)實(shí)際風(fēng)力情況調(diào)節(jié)，抗風(fēng)能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)。7、發(fā)電曲線特性由于磁懸浮垂直軸旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性，它的啟動(dòng)風(fēng)速低于其他形式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，發(fā)電功率的上升幅度較平緩，因此在5-8米風(fēng)速范圍內(nèi)，它的發(fā)電量較其他類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)高10%—20%。8、運(yùn)行維護(hù)由于采用雙轉(zhuǎn)子徑向磁場(chǎng)永磁電機(jī)，無(wú)需齒輪箱和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，使用壽命長(zhǎng)。我們的創(chuàng)新點(diǎn)主要是研究人員在各自的研究領(lǐng)域的成果的集成創(chuàng)新的結(jié)晶。我們課題組有博士2名，碩士4名，老中青結(jié)合，既有經(jīng)驗(yàn)豐富飛教授，又有年富力強(qiáng)的中青年，而且專業(yè)結(jié)構(gòu)合理，我們還將擬聘請(qǐng)一位外國(guó)專家來(lái)我公司短期工作交流。再加之我們對(duì)于智能低壓控制器的研究，我們?cè)陲L(fēng)力發(fā)電研究方面可以說(shuō)是具備強(qiáng)勁的實(shí)力。四、應(yīng)用或產(chǎn)業(yè)化前景、市場(chǎng)需求。我國(guó)是一個(gè)風(fēng)能資源豐富分布廣泛的國(guó)家。與其他可再生能源相比，風(fēng)力發(fā)電是近期內(nèi)技術(shù)比較成熟、具有大規(guī)模發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉醇夹g(shù)、在遠(yuǎn)期有可能成為世界重要的替代能源。據(jù)測(cè)算,我國(guó)風(fēng)能經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)量為2.53億千瓦，如果按年利用小時(shí)數(shù)2000~2500計(jì)，風(fēng)電的年發(fā)電量可達(dá)5060億~6325億千瓦。我國(guó)政府一直關(guān)注支持風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用，制定實(shí)施了一系列的政策，經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電從無(wú)到有，從小到大，在邊遠(yuǎn)地區(qū)推廣了20多萬(wàn)臺(tái)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，為無(wú)電地區(qū)農(nóng)牧民送去了光明，培育了世界上最大的小風(fēng)機(jī)產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)，建設(shè)了43個(gè)并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)，總裝機(jī)為76萬(wàn)千瓦；通過(guò)成功實(shí)施風(fēng)力發(fā)電特許權(quán)項(xiàng)目，大幅度降低了風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)，初步培育了中國(guó)的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)。風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)進(jìn)入發(fā)展的快車道。目前，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量約有300萬(wàn)千瓦。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委的能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，到2010年，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量要達(dá)到500萬(wàn)千瓦，且所有項(xiàng)目的機(jī)組本地化率要達(dá)到70％，否則不予核準(zhǔn)。也就是說(shuō)，"十一五"期間，全國(guó)新增風(fēng)電裝機(jī)容量約400萬(wàn)千瓦，未來(lái)5年內(nèi)平均每年要增加80萬(wàn)千瓦。到2015年，我國(guó)風(fēng)電規(guī)模將達(dá)到1500萬(wàn)千瓦，2020年，更將達(dá)到3000萬(wàn)千瓦，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)將以替代能源的姿態(tài)迅猛發(fā)展。我國(guó)沿海風(fēng)力資源豐富，年均每秒6米的風(fēng)速能達(dá)到4000小時(shí)，每平方米的風(fēng)能達(dá)到300瓦。每一公里的海岸線可開(kāi)發(fā)能源達(dá)到1萬(wàn)千瓦，我國(guó)6000公里的海岸線可開(kāi)發(fā)利用達(dá)到6000萬(wàn)千瓦，是長(zhǎng)江三峽電站的4倍，是目前全國(guó)用電量的兩倍，并可減少輸送電能的投資。到2020年以后隨著化石燃料資源減少，成本增加，風(fēng)電則具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，會(huì)發(fā)展得更快。2030年以后水能資源大部分也將開(kāi)發(fā)完，對(duì)風(fēng)電的發(fā)展將提出新的要求，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)將以替代能源的姿態(tài)迅猛發(fā)展。小型離網(wǎng)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)也必將得到大力發(fā)展！我國(guó)目前有7000多萬(wàn)無(wú)電人口,這些人口所在的地區(qū)都遠(yuǎn)離電網(wǎng),負(fù)荷小而分散,無(wú)法用延伸電網(wǎng)的方式供電。小型離網(wǎng)式風(fēng)力發(fā)電非常適合我國(guó)風(fēng)力資源豐富的偏遠(yuǎn)山區(qū)、農(nóng)村、海島等不適合大規(guī)模建設(shè)電力網(wǎng)的地區(qū)進(jìn)行供電，使用磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)后，由于啟動(dòng)風(fēng)速和額定運(yùn)轉(zhuǎn)速度均比現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)小，將給正在實(shí)施的“中國(guó)光明工程”帶來(lái)契機(jī),可使這一工程大面積地降低成本和難度。成為一次能源的重要補(bǔ)充。從2006到2020年我國(guó)新增風(fēng)電裝機(jī)容量將超過(guò)2,900萬(wàn)千瓦，以風(fēng)電場(chǎng)每千瓦7,000元（目前約10,000元）的單位造價(jià)計(jì)算，投資高達(dá)2,000億元以上。按設(shè)備費(fèi)用占項(xiàng)目總投資60％計(jì)算，2020年前我國(guó)風(fēng)電設(shè)備的市場(chǎng)容量高達(dá)1200億元以上，而全球風(fēng)電工業(yè)規(guī)模可望達(dá)到1,200億美元。根據(jù)2005年7月4日發(fā)布的《國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)關(guān)于風(fēng)電建設(shè)管理有關(guān)要求的通知》（發(fā)改能源[2005]1204號(hào)）中“風(fēng)電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率要達(dá)到70%以上，不滿足設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率要求的風(fēng)電場(chǎng)不允許建設(shè)，進(jìn)口設(shè)備海關(guān)要照章納稅?！钡囊?guī)定，可以推算出2020年在中國(guó)風(fēng)電市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)風(fēng)電機(jī)組需求將至少達(dá)到840億元，相關(guān)風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)正面臨千載難逢的發(fā)展機(jī)遇和巨大的商機(jī)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到2001年底，在西藏、四川、青海、新疆等西部省區(qū)，尚有1061個(gè)鄉(xiāng)2萬(wàn)多個(gè)村約3000萬(wàn)人口沒(méi)有用上電。這些無(wú)電鄉(xiāng)分布在西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)和偏遠(yuǎn)山區(qū)，交通不便，遠(yuǎn)離電網(wǎng)，負(fù)荷小而分散，通過(guò)延伸電網(wǎng)供電很不經(jīng)濟(jì)。所以國(guó)家“送電到鄉(xiāng)”工程利用這些地區(qū)擁有的豐富的太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等可再生能源資源，應(yīng)用現(xiàn)代光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和小水電技術(shù)，建設(shè)獨(dú)立離網(wǎng)運(yùn)行的太陽(yáng)能光伏電站、風(fēng)光互補(bǔ)電站和小水電站，解決這些無(wú)電地區(qū)農(nóng)牧民的生活用電問(wèn)題。其中就有我國(guó)自行研制、生產(chǎn)的離網(wǎng)型小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，來(lái)解決他們的用電需求。在過(guò)去的近30年中，經(jīng)過(guò)全國(guó)各有關(guān)科研、生產(chǎn)、推廣部門(mén)及當(dāng)?shù)卣呐Γ覈?guó)的戶用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有了很大發(fā)展。全國(guó)的戶用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的累積安裝達(dá)到19萬(wàn)臺(tái)。在這些機(jī)組中，絕大部分的功率輸出為50W和100w。其中，有的機(jī)組已達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)壽命（設(shè)計(jì)壽命接15年計(jì)），需要更新?lián)Q代或加大功率，這是一個(gè)潛在的、穩(wěn)步增長(zhǎng)的市場(chǎng)。在邊遠(yuǎn)地區(qū)的邊防連隊(duì)、哨所，海島駐軍、漁民、地處野外高山的微波站、電視差轉(zhuǎn)臺(tái)站、氣象站、公路、鐵路無(wú)電小站、森林中的了望火臺(tái)、石油天燃?xì)廨斢凸艿馈┩筐B(yǎng)殖業(yè)及沿海島嶼（全國(guó)有7000多公里的海岸線）等多數(shù)地方使用柴油或汽油發(fā)電機(jī)組供電，供電成本相當(dāng)高，有些地方高達(dá)3元/度。而這些地方絕大部分處在風(fēng)力資源豐富地區(qū)。通過(guò)采用風(fēng)力發(fā)電機(jī)/柴（汽）油聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)或風(fēng)力發(fā)電機(jī)/光電池互補(bǔ)系統(tǒng)供電，可以既保證全天24小時(shí)供電，又節(jié)約了燃料和資金，同時(shí)還減少了對(duì)環(huán)境的污染，可謂一舉三得，有著十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。五、研究?jī)?nèi)容與預(yù)期目標(biāo)總體目標(biāo)，項(xiàng)目投資總額為400萬(wàn)元，項(xiàng)目完成時(shí)實(shí)現(xiàn)500萬(wàn)元的產(chǎn)值，一年后達(dá)到1000萬(wàn)元。年銷售實(shí)現(xiàn)國(guó)500萬(wàn)元，人員規(guī)模到大約40人，我們走的是高科技產(chǎn)品研發(fā)的路子，只掌握核心技術(shù)，其余委托加工，所以可以帶動(dòng)相關(guān)的工廠也擴(kuò)大規(guī)模。項(xiàng)目完成時(shí)，主要技術(shù)性能指標(biāo)為：?jiǎn)?dòng)風(fēng)速：1.5m/s工作風(fēng)速:2.5-25m/s額定風(fēng)速:10m/s安全風(fēng)速:40m/s額定功率:1000w輸出電壓:24VDC逆變器輸出電壓：220VAC，50Hz塔架高度:5.5m限速類型:自動(dòng)并且可以獲得發(fā)明專利2項(xiàng)，實(shí)用新型專利1項(xiàng)。六、研究方案、技術(shù)路線、組織方式與課題分解本課題欲借鑒國(guó)內(nèi)外最新研究成果，克服原來(lái)諸多影響風(fēng)力發(fā)電力性能的因素，研制出適應(yīng)寬泛風(fēng)速范圍、風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率高的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的幾部分即有密切聯(lián)系又相對(duì)比較獨(dú)立，本項(xiàng)目在研究中采用技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)一研究制定，各個(gè)部分靈活實(shí)現(xiàn)的原則。1．總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)方式有水平軸和垂直軸兩種。傳統(tǒng)的水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)存在以下的缺點(diǎn)：1.風(fēng)輪占據(jù)空間和占地面積大2.對(duì)風(fēng)塔要求較高3.風(fēng)輪受風(fēng)不均勻4.變速箱和發(fā)電機(jī)體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。本課題將研制垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。總體結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖2。為了避免了不同高度風(fēng)力層面風(fēng)力不同對(duì)葉片所造成的受力不勻，本課題采用垂直軸形式，其風(fēng)輪是在水平方向上旋轉(zhuǎn)，風(fēng)葉不存在上下運(yùn)動(dòng)（見(jiàn)），這個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)可以使風(fēng)輪的尺寸不必做得很大（與同功率的水平軸方式相比）。圖2圖2總體結(jié)構(gòu)圖1鼻卡2葉鼻3風(fēng)葉支撐桿4輪臂5上蓋板6擋板7定位盤(pán)8軸承蓋9上聯(lián)軸節(jié)10下聯(lián)軸節(jié)11電機(jī)支撐板12風(fēng)機(jī)框架13腹板14風(fēng)機(jī)支撐架2.垂直軸風(fēng)力機(jī)對(duì)于風(fēng)力機(jī)部分，（1）本項(xiàng)目的研究從設(shè)計(jì)上采用了流體力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)等原理，在仿真分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)最終確定結(jié)構(gòu)。風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用空氣動(dòng)力學(xué)原理，三角形向量法的連接方式，用以大大降低風(fēng)的正壓力對(duì)葉片的威脅，從而降低了葉片的造價(jià)。葉片的自調(diào)槳距使得它在強(qiáng)風(fēng)時(shí)受風(fēng)壓力小，以達(dá)到可以抵抗超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的目的。還能自行啟動(dòng)，亦即不需要任何的啟動(dòng)裝置。葉片在風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)中能任意調(diào)整槳距，始終保持最佳迎風(fēng)角，以產(chǎn)生最大推力。（2）反復(fù)實(shí)驗(yàn)，以便根據(jù)風(fēng)力資源情況的不同，葉片可以做成尺寸不同的備用套件，同規(guī)格主機(jī)可使用不同尺寸的葉片。這一點(diǎn)是其它任何風(fēng)力發(fā)電機(jī)不具備的獨(dú)特之處。3.全磁懸浮結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的研究。利用磁極之間的吸力或者斥力可以使物體達(dá)到無(wú)接觸懸浮支承，然而由于磁場(chǎng)力的特性，這種支承是典型的非線性和本質(zhì)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因而使得要達(dá)到穩(wěn)定懸浮是很困難的。永磁磁懸浮軸承的形狀對(duì)磁力的影響很大，一般把空氣隙中產(chǎn)生最大磁能積的點(diǎn)，稱為最佳工作點(diǎn)。處于最佳工作點(diǎn)的磁鐵形狀，稱為最佳形狀。只有在該形狀下才能充分發(fā)揮永磁材料的磁能積。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，以磁軸承體積、承載力、剛度等為目標(biāo)，求得最佳幾何尺寸。磁懸浮系統(tǒng)的主體部分采用釹鐵硼（NdFeB）永磁材料，NdFeB永磁是當(dāng)今永磁性能最高的材料，不僅磁性最高，加工性也比SmCo等合金優(yōu)越，成本也低廉。因此是較理想的選材。但是NdFeB合金的溫度穩(wěn)定性差，抗腐蝕性不好。普通的NdFeB合金其居里溫度Tc=312℃,可逆溫度系數(shù)α＝－0.12696/℃.只能在＋80℃以下的溫度范圍內(nèi)工作。因此需選用高穩(wěn)定耐腐蝕NdFeB合金。采用熱扎工藝的釹鐵硼（磁懸浮系統(tǒng)的主體部分是軸向推力平衡軸承，風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的重量由永磁磁懸浮推力平衡軸承支撐，見(jiàn)圖3。另外還有兩部分磁懸浮機(jī)構(gòu)，分別承擔(dān)風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子所承受的徑向力，見(jiàn)圖4。磁鐵磁鐵磁鐵磁鐵磁鐵磁鐵圖3軸向推力軸承局部示意圖圖4徑向軸承局部示意圖永磁發(fā)電機(jī)如果采用釹鐵硼永磁材料，可以得到高效、高功率密度的電機(jī)性能，但磁體材料價(jià)格昂貴，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)成本很高；如果采用價(jià)格低廉但磁性能低的鐵氧體永磁盡管可以得到較高的效率，但電機(jī)的功率密度很低，體積龐大，電機(jī)的結(jié)構(gòu)材料、銅材、鐵心材料用量也就大大增加，從而也具有很高的制造成本。雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)即使采用價(jià)格低廉的鐵氧體永磁材料，也具有與釹鐵硼永磁電機(jī)相近的運(yùn)行效率和更高的功率密度，從而使電機(jī)不但效率高，而且成本低廉。雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)是一臺(tái)外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)與一臺(tái)內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)套在一起而組成的一臺(tái)新型電機(jī)。該電機(jī)具有兩個(gè)工作氣隙，大大提高了電機(jī)的功率密度；該電機(jī)內(nèi)外轉(zhuǎn)子共用一定子，這一定子采用特殊的定子繞組結(jié)構(gòu)，大大縮短了電機(jī)繞組端部，而且這一繞組端部與電機(jī)的外徑無(wú)關(guān)，從而降低了電機(jī)的用銅量和電機(jī)電阻，提高了電機(jī)的運(yùn)行效率；更主要的是，該電機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)使其具有更多、更有效方法改善電機(jī)的發(fā)電電壓波形。1、槳距自調(diào)節(jié)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理和流體力學(xué)原理設(shè)計(jì)計(jì)算，并由特別的構(gòu)思--旋翼式結(jié)構(gòu)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)。2、單自由度的磁懸浮我們的研發(fā)人員制作起來(lái)很容易，五自由度的電磁懸浮也不難，困難的是五自由度全永磁懸浮，國(guó)際上也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，今年（2008年）8月將在日本召開(kāi)第十一屆磁懸浮軸承國(guó)際會(huì)議，本公司有2篇論文被錄用。本項(xiàng)目是結(jié)合了技術(shù)的巧妙才實(shí)現(xiàn)的本項(xiàng)目是風(fēng)力發(fā)電機(jī)整機(jī)開(kāi)發(fā)，主要面臨的風(fēng)險(xiǎn)是動(dòng)負(fù)荷下全永磁五自由度的穩(wěn)定懸浮而不是某一個(gè)自由度的懸浮。應(yīng)對(duì)措施是機(jī)械設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確以保證準(zhǔn)磁懸浮。本公司剛成立不久，主要研發(fā)人員齊心合力，沒(méi)有因人員流動(dòng)引起的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，公司將進(jìn)一步發(fā)揮自主創(chuàng)新能力的優(yōu)勢(shì)，以“戰(zhàn)略性開(kāi)發(fā)和適應(yīng)性開(kāi)發(fā)相結(jié)合、引進(jìn)技術(shù)和自主創(chuàng)新相結(jié)合、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合”的方針，加大研發(fā)投入，提高公司的產(chǎn)品技術(shù)水平。七、年度計(jì)劃內(nèi)容一、樣機(jī)開(kāi)發(fā)及行業(yè)需求和技術(shù)論證階段。2008年8月至2008年12月，本階段確定樣機(jī)的開(kāi)發(fā)方案。二、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段。2009年1月至2009年8月，本階段通過(guò)對(duì)樣機(jī)的試驗(yàn)和調(diào)試，提升樣機(jī)的性能和功能，完成產(chǎn)品的研制工作，使產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)達(dá)到項(xiàng)目要求。三、中式階段