阅读说明：本技术 一种多叶轮风电系统使用的叶轮旋转方向的配置方式 (Configuration mode of impeller rotating direction used by multi-impeller wind power system ) 是由 崔逸南 崔新维 于 2020-05-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多叶轮风电系统使用的叶轮旋转方向的配置方式,多叶轮风力发电系统是将多行小机组安装在同一个支撑结构中实现风能到电能转换的系统。多叶轮风力发电系统任意一行中的相邻两个小机组的叶轮采用了相反的旋转方向,这样可以使得偏航方向的合成弯矩减小,进而降低整个机组的合成偏航阻力矩,达到降低机组偏航系统成本的目的。(The invention discloses a configuration mode of the rotation direction of an impeller used by a multi-impeller wind power system. The impellers of two adjacent small units in any row of the multi-impeller wind power generation system adopt opposite rotating directions, so that the synthetic bending moment in the yawing direction can be reduced, the synthetic yawing resistance moment of the whole unit can be reduced, and the aim of reducing the unit yawing system cost is fulfilled.)

一种多叶轮风电系统使用的叶轮旋转方向的配置方式

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，涉及一种应用在多叶轮风力发电系统上的叶轮旋转方向的配置方式。

背景技术

风电发展至今，机组大型化（单机容量增加）是解决机组开发成本问题最有效的途径。海上风电项目的不断开展使得机组大型化成为了必然的发展趋势。随着机组的容量的增加，传统的单一叶轮的风电机组的升级遇到的挑战也越来越严峻，机组载荷急剧增加，超长、超重叶片和超大扭矩给机组中的各个部件（如变桨执行机构，支撑结构等等）的设计、生产制造和安装等等带来了很多难题。

多叶轮风力发电系统是将多行小机组安装在同一个支撑结构中实现风能到电能转换的系统。多叶轮风力发电系统相比于传统单一叶轮的风电机组，无需使用超长、超重的叶片，也避免了超大扭矩的出现，为海上风电机组大型化，降低机组开发成本提供了另一种可行的途径。

多叶轮结构的偏航更倾向于采用整体偏航，也就是所有的叶轮在支撑结构的带动下一起偏航（如果单独或者局部偏航则会出现下风向叶轮被上风向机组遮挡而损失发电量的问题）。与相同发电能力的单一叶轮风电机组相比整体偏航需要巨大的偏航驱动力。单纯的加强偏航执行机构驱动力的方式，工程上的实现性难度大，且会大大增加机组成本。

CN 205533018 U，CN 107407259 A，CN 102322399 A，CN 102305186 A，CN102269113 A，CN 102269111 A，CN 102305171 A，CN 102305172 A，CN 102305185 A和CN102322397 A都提出了多叶轮风力发电机的形式。这些专利中涉及的偏航功能只是单纯的整体偏航。

CN 205533018 U公开了一种多叶轮风力发电机。该专利中辅助叶轮与主叶轮不存在一起偏航的策略，也没有涉及任何叶轮旋转方向的权利需求。

CN 108368821 A，CN 110691905 A，和CN 107429661 A都提出了风力发电站包括成行列布置的多个风轮机系统。这些发明中的偏航功能为同一个局部支撑机构的多个转换子进行偏航，没有涉及任何单一叶轮旋转方向的特殊说明。

CN 109219701 A公开了一种多转子风轮机。该发明通过上风向和下风向风机结合的方式产生了一种自偏航的方法，但这种方式不适用于主动偏航的大型多转子风电机组。

CN 108368822 A描述了包括多个风力涡轮机模块的风力涡轮机系统。该发明中涉及的多个转子的旋转速度协调的方法并不对偏航功能起到效果。

发明内容

针对多叶轮风力发电系统在整体偏航时遇到的偏航阻力矩大的问题，本发明提供了一种叶轮旋转方向的配置方式，通过不同叶轮采用不同转向的方法，降低了局部支撑结构的偏航方向的弯矩，进而降低了整个系统的合成偏航阻力矩。。

多叶轮风力发电系统的叶轮旋转方向配置中采用的技术方案是：

多个小机组（1）按行排列，被固定在多叶轮风力发电系统的支撑结构（3）上。任意一行（2）里所有小机组（1）全部为上风向机组或者全部为下风向机组。

任意一行（2）里相邻的两个小机组（1）的叶轮使用相反的旋转方向，即间隔的小机组（1）的叶轮旋转方向相同（同为逆时针或顺时针）。

本发明的有益效果是：本发明为多叶轮风力发电系统中叶轮旋转方向提供了一种配置方式，这种方式可以降低局部支撑结构的偏航阻力矩，进而降低整个机组的合成偏航阻力矩，达到了降低机组偏航系统成本的目的。

附图说明

现在按照附图以举例的方式描述具体的实施方案，其中：

图1是多叶轮风力发电系统局部的前视图；

图2是多叶轮风力发电系统局部的俯视图。。

图中，1-小机组，2-一行小机组，3-支撑结构。

具体实施方式

附图是用于说明本发明的特征，并非旨在展示任何实际结构或反映各种部件的尺寸，相对比例等等细节信息。为了更清楚的展示本发明的原理，并且为了避免不必要的细节使本发明的原理变得模糊，各图中示例已经经过简化处理。这些图示对于相关领域（风力发电）的技术人员在理解本发明时不会带来不便，而实际的多叶轮风力发电系统可以包括更多的部件。

本发明采用的具体实施方案是：

小机组（1）（通常包含叶轮，主轴和发电机）按行排列被固定在多叶轮风力发电系统的支撑结构（3）上，支撑结构（3）可以采用空间立体的桁架结构。

风力发电系统的所有小机组（1）的叶轮部分可以采用相同的叶片，也可以使用不同叶片。如图1所示，小机组的叶轮（叶轮n）如果使用顺时针旋转（正视），则与其相邻小机组的叶轮（叶轮n-1）应采用逆时针旋转，任意一行（2）里的其他小机组的叶轮按次序类推旋转方向。小机组的叶轮（如图1中的叶轮n）使用逆时针时旋转（正视），则与其相邻机组的叶轮（叶轮n-1）应采用顺时针旋转，类推方法相同。

当两个相邻小机组的叶轮的旋转方向完全相反时，在相同方位角下两个相邻小机组的两只对应叶片上每一个叶素受力时的攻角在理论上互为相反数，这就造成了叶轮受到的气动载荷在偏航方向的力矩分量可以进行抵消。

如图2所示的效果，当正常无偏航误差时，风向为实线箭头所示，每个小机组（1）都被称为上风向机组；当正常无偏航误差时，风向为虚线箭头所示，每个小机组（1）都被称为下风向机组；同一行（2）上的所有小机组（1）都应该同为上风向机组或同为下风向机组。