垂直轴风轮涡轮式风力发电机组技术说明书二〇一一年五月二十六日一、项目概述硕普智能科技有限公司是一家具有国际背景的高科技企业集团。
其团队由国内外的高级技术专家所组成。
集团主要研发、生产具有国际水平的风力发电设备和风力发电场建设。
硕普公司法人连志敏先生是从新西兰回国的技术专家，是新西兰研制垂直轴涡轮风电机组和智能控制技术的发明人。
连志敏先生长期致力于垂直轴涡轮风力发电设备的研究，拥有国际发明专利一项，国内发明专利五项：国际专利：智能垂直轴增压集风式风力发电机组（专利申请号：PCT/CN2008/071744）国内专利：1、分布复合式能源系统（专利号：200610063278.9）2、智能全天候风力发电机组（专利号：200610157277.0）3、智能复合式发电能源塔（专利号：200610157273.0）4、智能垂直轴助吹式风力发电机组（专利号：200710075268.1）5、智能垂直轴增压集风式风力发电机组（专利号：200710075267.1）二、垂直轴涡轮式发电机组介绍垂直轴涡轮式风力发电机组涉及了一种利用风力、涡轮效应、烟囱效应、集风体产生的正负压差、旋转气流的瞬间爆发力来推动传动系统的垂直轴风轮涡轮式风力发电机组做功发电，该机组包括由控制系统、组合钢架、多台发电机组、双层机房、垂直轴、联轴器、可转集风体&整流板、组合式风腔、垂直风轮、水平桨叶、支撑组合架、轴承。
该机组以风力的大小、电机转速来同步控制进风百叶及出风百叶的角度及控制多电机的联动，以使风力发电机组全风况、最大化的发电。
垂直轴涡轮式风力发电机组具有以下特点：1、体积小采用多层、统一的结构和桨叶，模块式组装，标准构件体积小，易运输和安装。
2、效率高应用集风、整流、磁悬浮风电系统，由于采用智能程控多发电机联动工作，可根据风机的转数及风力大小增减电机并机数量，并有多重蓄能方式。
可根据多风况调节发电，从1级风到12级风都可以运行。
将风能利用率从传统风电的28%提高到80%以上，每年发电小时数可以提高到6500小时（传统风电每年只能发电2500小时左右）。
3、造价低由于该机组从传统机型的单立柱改为3柱/6柱和多结构体，制造难度大大减小，设备可以在现场组装，大大减少运输成本，缩短施工周期，按照单位发电的造价比将比传统风电造价降低50%以上。
4、占地面积小由于风电机组是手拉手联排布置、节省土地、减少基础、道路、管线的投入、机组可联排布置在无法种植的山顶荒地，比传统的风电场少占农田、节约土地60%以上。
5、运行成本低机房布置在机组底部，可减少停机检修时间，减少维护成本。
每度电成本可以降低到0.15元以下。
风场投资回收期可以缩短到4年左右（传统风电回收期为8——10年以上）。
6、直驱发电采用永磁直驱发电机机组，省掉增速齿轮箱，每分钟转速11转就可以发电。
高速至5000转，做到一级风至无限制大风宽广发点范围。
7、发电机效率高采用永磁直驱发电机采用永磁材料和磁悬浮轴承制造，发电效率可成倍提高。
8、应用范围广硕普公司发明的专利产品，不但可以应用到自然风的发电，且可和建筑、水电站进行风、水复合式发电，这项独创技术得到湖南贺龙水电站的青睐，将在湖南首先应用此项技术。
三、项目背景及市场前景1、我国风能资源丰富风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。
其蕴藏量巨大，全球风能资源总量约为 2.74×109兆瓦，其中可利用的风能为2×107兆瓦。
中国风能储量很大、分布面广，开发利用潜力巨大。
随着世界经济的发展，风能市场也迅速发展起来。
2010年底，全球风电总装机容量达199,520兆瓦，发电量超过4099亿千瓦时，占世界电力总发电量的1.92%。
传统市场发展缓慢，新兴市场却蓬勃向上。
中国风电2010年新增装机容量达到18,928兆瓦，占全球新增装机容量48%，超过美国，成为世界第一大风电市场。
“十一五”期间，中国的并网风电得到迅速发展。
2007年以来，中国风电产业规模延续暴发式增长态势。
内蒙古、新疆、辽宁、山东、广东等地风能资源丰富，风电产业发展较快。
2010年10000兆瓦的发展目标在2008年就已达到，《可再生能源中长期规划》中2020年30000兆瓦的风电装机目标也在2010年提前实现。
作为节能环保的新能源，风电产业赢得历史性发展机遇，近年来发展势头迅猛。
2010年全国累计风电装机容量已突破40000兆瓦，海上风电大规模开发正式起步。
国内风电市场竞争形势日趋激烈，使得企业在满足国内需求的基础上，积极拓展海外市场。
中国风力发电行业发展前景广阔，预计未来很长一段时间都将保持高速发展，同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。
“十二五”期间，我国风电产业仍将持续每年10000兆瓦以上的新增装机速度，风电场建设、并网发电、风电设备制造等领域成为投资热点，市场前景看好。
2、风电设备市场前景乐观近年来，风电大开发有力带动了相关设备市场的蓬勃发展。
在国家政策支持和能源供应紧张的背景下，中国风电设备制造业迅速崛起，已经成为全球风电投资最为活跃的场所。
国际风电设备巨头竞相进军中国市场，Gamesa、Vestas 等国外风电设备企业纷纷在中国设厂或与我国本土企业合作。
经过多年的技术积累，中国风电设备制造业逐步发展壮大，产业链日趋完善。
风电机组自主化研发取得丰硕成果，关键零部件市场迅速扩张。
本土风电设备制造商中，除市场份额较大的金风、华锐、湘电外，还有不少企业发展势头较快，如天威保变、华仪电气、银星能源等。
内资和合资企业在2004年前后还只占据不到三分之一的中国风机市场，到2009年，这一市场份额已超过了6成。
中国对风电的政策支持由来已久，政策支持的对象由过去的注重发电转向了注重扶持国内风电设备制造。
随着国产风电设备自主制造能力不断加强，2010年国家取消了国产化率政策，提升准入门槛，加快风电设备制造业结构优化和产业升级，进一步规范风电设备产业的有序发展。
中国正逢风电发展的大好时机，遍地开花的风电场建设意味着庞大的设备需求。
除了风电整机需求不断增长之外，叶片、齿轮箱、大型轴承、电控等风电设备零部件的供给能力仍不能完全满足需求，市场增长潜力巨大。
因此，中国风电设备制造业发展前景乐观。
硕普公司发明的专利产品垂直轴涡轮风电机组在新西兰应市后，得到了同行的一致推崇，认为是新能源的一场革命。
在国内市场硕普已和重庆市忠掣风力发电设备制造有限公司、内蒙古索力德工贸有限公司等签订合作制造协议，在天津、鞍山地区政府都有在当地建立风电生产基地的计划。
硕普已和内蒙古乌拉特后期朝阳风电有限责任公司、新疆咏远实业有限责任公司、北京市中人风能有限公司等签订了风场投资合作协议，已签约风场有200万千瓦左右，全部采用硕普风电产品。
并和丹东东港市昌宏新能源开发有限公司签订了东港大鹿岛风场、大洋河风场风电机组订购协议。
四、专有技术介绍垂直轴风轮涡轮式风力发电机组已申请国家发明专利（专利号：200810217044.4）垂直轴风轮涡轮式风力发电机组是集风、整流、磁悬浮风电系统，其配置垂直井筒，多层桨叶同时做工，采用多发电机串联系统，缩小了桨叶尺寸，智能集风体根据风力的大小，自动改变集风体的面积和角度，进风口开闭的高度，可改变风力的密度和强度，将风能利用率从传统风电的28%提高到80%以上。
多发电机组配置保持全风况做功（低风速单机、高风速自动并机）保持了额定功率最大输出，提高了风机系统的效率和效益。
由于该机组从传统机型的单立柱改为3柱/6柱和多结构体，并联排布置、节省土地、减少基础、道路、管线的投入，缩短施工周期，大大增强结构抗灾能力。
同时标准散件可以在现场采用高强螺栓组装，减少运输成本。
由于垂直桨叶改为水平桨叶，结构尺寸及制造难度大大降低，节省桨叶造价。
减低大型起重设备投入成本。
机组可联排布置在无法种植的山顶荒地，可少占农田、节约土地60%以上。
机房布置在机组底部，可减少停机检修时间、减少维护成本。
该风力发电机组采用智能程控多发电机联动工作，可根据风机的转数及风力大小增减电机并机数量，并有多种蓄能方式。
可以多风况做功发电，从1级到12级风都可以运行。
风力发电原理：风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能。
发电机在风能轴的带动下旋转发电。
风力发电原理示图如下：垂直轴风轮涡轮式风力发电机组布局风塔塔架安装风电机组吊装垂直轴涡轮式风力发电机组采用模块式组装，标准构件体积小，易运输和安装。
设备可以在现场组装，大大减少运输成本，缩短施工周期，按照单位发电的造价比将比传统风电造价降低50%以上。
控制系统垂直轴风轮涡轮式风力发电机组组采用智能程控多发电机联动工作，可根据风机的转数及风力大小增减电机并机数量，并有多种蓄能方式。
可根据多风况调节发电，从1级风到12级风都可以运行。
将风能利用率从传统风电的28%提高到80%以上，每年发电小时数可以提高到6500小时（传统风电每年只能发电2500小时左右）。
主控柜主控柜紧凑、小巧，可根据具体需要放置于机舱中或塔架底部，可减少停机检修时间、减少维护成本；本地监控面板全部汉化处理，交互友好，易于操作。
由于机房布置在机组底部，可减少停机检修时间，减少维护成本。
每度电成本可以降低到0.15元以下。
风场投资回收期可以缩短到4年左右（传统风电回收期为8——10年以上）。
垂直轴风轮涡轮式风力发电机组可以根据地形联排设置1、增大风力，节约土地60%2、可以向空中发展，加大发电能力3、采用涡轮增压技术，加大气流在风腔的流动速度4、可以制造龙卷风增加气流爆发力5、单机发电3-5兆瓦风机结构设计变流器简介变流器采用较之焦点压型拓扑机构，功率器件采用了具有高可靠性的大功率IGBT模块，并采用高速DSP进行数字控制。
变流器散热结构进气口70米高空气干爽冷却排气在塔底处有效地冷却1、变流器2、电抗器3、变压器4、冷却风扇5、塔内部的空气永磁发电机直驱机构永磁发电机直驱机构具有以下特点：1、系统结构简单，体积小、质量轻、2、故障率低、维护简单3、变速运行范围宽、机组风能捕获效率高传动系支撑直驱式机组的低速轴——连接叶轮轮毂和发电机转子——中空结构被机舱底板的伸出部分悬臂支撑。
从电机效率上来看，永磁电机的效率比双馈电机效率高3%-5%，在40%——80%额定功率区优势更为明显（见上图），因此，从电机效率上来看，永磁电机的效率是较优的。
偏航系统构成所有水平轴风力发电机必须偏航实现对风；偏航运动由偏航机构实现；偏航速率较低，以避免陀螺力过大。
偏航类型：主动偏航——用于上风向机组，利于电机驱动。
自由偏航——通常用于下风向机组，利用空气动力驱动。
永磁直驱同步发电机组及控制系统电压较低的电压带时间毫秒故障发生时间电网故障风电机组低电压穿越能力五、经济效益分析（一）国家对风电企业的有关政策1、国税政策增值税优惠政策根据财税【2008】156号文件规定，风力发电企业享受增值税即征即退50%的优惠政策。
