阅读说明：本技术 大型多叶轮风电系统的布局方式 (Layout mode of large-scale 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：本发明公开了一种大型多叶轮风电系统的布局方式,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中小机组个数不少于五个,小机组的行数不少于两行,相邻行的小机组个数仅相差一个,这样能降低系统支撑结构的尺寸和制造成本,保证系统总成本最优,使得大型多叶轮风电系统的经济性在与传统单一叶轮机组的对比中占有优势。(The invention discloses a layout mode of a large-scale multi-impeller wind power system, and the multi-impeller wind power system is a system for realizing conversion from wind energy to electric energy by mounting a plurality of rows of small units in the same supporting structure. The number of the small units in the multi-impeller wind power generation system is not less than five, the number of the rows of the small units is not less than two, and the number of the small units in adjacent rows is only different by one, so that the size and the manufacturing cost of the system supporting structure can be reduced, the total cost of the system is ensured to be optimal, and the economy of the large multi-impeller wind power generation system is superior to that of the traditional single impeller unit.)

大型多叶轮风电系统的布局方式

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，涉及一种应用在大型多叶轮风力发电系统上的布局方式。

背景技术

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。

影响多叶轮风力发电系统制造成本的关键部件在于小机组配置（个数和叶片长度）的选取和叶轮布局带来的支撑结构设计。不合理的布局会带来高成本的系统配置；超宽、超高的支撑结构无疑会引起原材料使用量的增加，这样就直接消减了多叶轮风力发电系统的制造成本优势，也降低了投资者和开发商选择使用多叶轮风力发电系统的可能。因此，多叶轮风力发电系统需要合理的布局方式在保证发电能力与单一叶轮风力发电机组相同的前提下，降低小机组和支撑结构的成本。

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。这些专利中没有提及如何通过合理的叶轮整体布局方式来降低系统制造成本的问题。

CN 210049986 U提出了一种多叶轮结构来实现多级风能利用。该发明的系统布局方式单一，不能通过对系统布局方式的调整来实现对制造成本的明显调节。

CN 108368821 A，CN 109219701 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。这些发明中没有涉及系统布局方式来降低制造成本的问题，而且这些发明中使用的叶轮布置方法都可以进一步优化。

发明内容

大型多叶轮风力发电系统需要一种合理的布局方式，在保证发电能力与单一叶轮风力发电机组相当的前提下，通过建立优化的小机组布局方式来优化支撑结构设计，进而降低系统的制造成本。

适用于大型多叶轮风力发电系统上采用的布局方式技术方案是：

多叶轮风力发电系统的偏航机构带动系统的支撑结构以及固定在支撑结构上的全部小机组进行整体偏航对风。

偏航初始状态时，控制装置根据偏航方向需求调整偏航转动轴线一侧若干小机组的叶轮转速，多叶轮风力发电系统中的其他小机组的叶轮转速限制保持不变。

多个小机组（2）被安装在多叶轮风力发电系统的支撑结构（1）上，多叶轮风力发电系统拥有的小机组（2）的个数不低于五个。多叶轮风力发电系统应当拥有至少两行叶小机组（2），且任意一行的小机组（2）的个数应当不少于两个。

任意一行（4）小机组（2）的个数与其相邻行（5）小机组（2）的个数不同，且相差一个。任意一行（4）小机组（2）的个数可以比其相邻行（5）叶轮个数多一个，也可以少一个。

多行小机组（2）组成的阵列以及多叶轮风力发电系统的支撑结构（1）都关于系统偏航转动轴线（6）对称。

本发明的有益效果是：本发明为多叶轮风力发电系统提供了一种系统布局方式。配置合理的小机组行数，每行的小机组个数，从而优化了支撑结构的尺寸来降低系统的制造成本，达到了降低机组成本的目的，也增加了工程上的可实现性。

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的小机组和支撑结构前视图1；

图2是多叶轮风力发电系统的小机组和支撑结构前视图2。

图中，1-支撑结构，2-小机组，3-叶片，4-一行小机组，5-相邻一行小机组，6-偏航转动轴线。

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：

如图1所示，多叶轮风力发电系统应当拥有至少两行叶轮，如果只有一行叶轮，那么支撑结构就会非常的宽，增加了成本，且偏航时需要克服的载荷就会变得很大，工程难度增加。

如图2所示，多叶轮风力发电系统的支撑结构（1）关于系统偏航转动轴线（6）对称。如果没有这样的对称关系，则在多叶轮风力发电系统就会出现受载不均的问题。这是系统的正常运行时，特别是执行偏航动作时需要避免的现象。

任意一行（4）的小机组（2）个数与其相邻行（5）的小机组（2）个数不同，且仅相差一个。任意一行（4）的小机组（2）个数可以比其相邻行（5）小机组（2）个数多一个，也可以少一个。在多叶轮风力发电系统的小机组（2）个数不变且支撑结构（1）关于系统偏航转动轴线（6）对称的前提下，如果任意一行（4）的小机组（2）个数与其相邻行（5）的小机组（2）个数相同，则两行之间的间距就需要足够大来避免叶片（3）的干涉，而这与减少支撑结构（1）的高度（降低成本）的目标相悖。如果任意一行（4）的小机组（2）个数与其相邻行（5）叶轮个数相差多于一个（如相差两个），则支撑结构（1）的宽度或者高度就要增加。根据上述多项布局原理，可以得出每一行的小机组（2）的个数至少为两个。