基於型垂直軸風力機的風力致熱裝置設計00未收錄未收錄未收錄

1. 新型垂直軸風力發電機的國家相關政策

國家能源局於2013年11月18日發布《分布式發電項目管理暫行辦法》
第一章 總 則
第一條 為規范分布式光伏發電項目建設管理，推進分布式光伏發電應用，根據《中華人民共和國可再生能源法》、《中華人民共和國電力法》、《中華人民共和國行政許可法》，以及《國務院關於促進光伏產業健康發展的若干意見》，制定本辦法。
第二條 分布式光伏發電是指在用戶所在場地或附近建設運行，以用戶側自發自用為主、多餘電量上網且在配電網系統平衡調節為特徵的光伏發電設施。
第三條 鼓勵各類電力用戶、投資企業、專業化合同能源服務公司、個人等作為項目單位，投資建設和經營分布式光伏發電項目。
第四條 國務院能源主管部門負責全國分布式光伏發電規劃指導和監督管理；地方能源主管部門在國務院能源主管部門指導下，負責本地區分布式光伏發電規劃、建設的監督管理；國家能源局派出機構負責對本地區分布式光伏發電規劃和政策執行、並網運行、市場公平及運行安全進行監管。
第五條 分布式光伏發電實行「自發自用、余電上網、就近消納、電網調節」的運營模式。電網企業採用先進技術優化電網運行管理，為分布式光伏發電運行提供系統支撐，保障電力用戶安全用電。鼓勵項目投資經營主體與同一供電區內的電力用戶在電網企業配合下以多種方式實現分布式光伏發電就近消納。
第二章 規模管理
第六條 國務院能源主管部門依據全國太陽能發電相關規劃、各地區分布式光伏發電發展需求和建設條件，對需要國家資金補貼的項目實行總量平衡和年度指導規模管理。不需要國家資金補貼的項目不納入年度指導規模管理范圍。
第七條 省級能源主管部門根據本地區分布式光伏發電發展情況，提出下一年度需要國家資金補貼的項目規模申請。國務院能源主管部門結合各地項目資源、實際應用以及可再生能源電價附加徵收情況，統籌協調平衡後，下達各地區年度指導規模，在年度中期可視各地區實施情況進行微調。
第八條 國務院能源主管部門下達的分布式光伏發電年度指導規模，在該年度內未使用的規模指標自動失效。當年規模指標與實際需求差距較大的，地方能源主管部門可適時提出調整申請。
第九條 鼓勵各級地方政府通過市場競爭方式降低分布式光伏發電的補貼標准。優先支持申請低於國家補貼標準的分布式光伏發電項目建設。
第三章 項目備案
第十條 省級及以下能源主管部門依據國務院投資項目管理規定和國務院能源主管部門下達的本地區分布式光伏發電的年度指導規模指標，對分布式光伏發電項目實行備案管理。具體備案辦法由省級人民政府制定。
第十一條 項目備案工作應根據分布式光伏發電項目特點盡可能簡化程序，免除發電業務許可、規劃選址、土地預審、水土保持、環境影響評價、節能評估及社會風險評估等支持性文件。
第十二條 對個人利用自有住宅及在住宅區域內建設的分布式光伏發電項目，由當地電網企業直接登記並集中向當地能源主管部門備案。不需要國家資金補貼的項目由省級能源主管部門自行管理。
第十三條 各級管理部門和項目單位不得自行變更項目備案文件的主要事項，包括投資主體、建設地點、項目規模、運營模式等。確需變更時，由備案部門按程序辦理。
第十四條 在年度指導規模指標范圍內的分布式光伏發電項目，自備案之日起兩年內未建成投產的，在年度指導規模中取消，並同時取消享受國家資金補貼的資格。
第十五條 鼓勵地市級或縣級政府結合當地實際，建立與電網接入申請、並網調試和驗收、電費結算和補貼發放等相結合的分布式光伏發電項目備案、竣工驗收等一站式服務體系，簡化辦理流程，提高管理效率。
第四章 建設條件
第十六條 分布式光伏發電項目所依託的建築物及設施應具有合法性，項目單位與項目所依託的建築物、場地及設施所有人非同一主體時，項目單位應與所有人簽訂建築物、場地及設施的使用或租用協議，視經營方式與電力用戶簽訂合同能源服務協議。
第十七條 分布式光伏發電項目的設計和安裝應符合有關管理規定、設備標准、建築工程規范和安全規范等要求。承擔項目設計、咨詢、安裝和監理的單位，應具有國家規定的相應資質。
第十八條 分布式光伏發電項目採用的光伏電池組件、逆變器等設備應通過符合國家規定的認證認可機構的檢測認證，符合相關接入電網的技術要求。
第五章 電網接入和運行
第十九條 電網企業收到項目單位並網接入申請後，應在20個工作日內出具並網接入意見，對於集中多點接入的分布式光伏發電項目可延長到30個工作日。
第二十條 以35千伏及以下電壓等級接入電網的分布式光伏發電項目，由地市級或縣級電網企業按照簡化程序辦理相關並網手續，並提供並網咨詢、電能表安裝、並網調試及驗收等服務。
第二十一條 以35千伏以上電壓等級接入電網且所發電力在並網點范圍內使用的分布式光伏發電項目，電網企業應根據其接入方式、電量使用范圍，本著簡便和及時高效的原則做好並網管理，提供相關服務。
第二十二條 接入公共電網的分布式光伏發電項目，接入系統工程以及因接入引起的公共電網改造部分由電網企業投資建設。接入用戶側的分布式光伏發電項目，用戶側的配套工程由項目單位投資建設。因項目接入電網引起的公共電網改造部分由電網企業投資建設。
第二十三條 電網企業應採用先進運行控制技術，提高配電網智能化水平，為接納分布式光伏發電創造條件。在分布式光伏發電安裝規模較大、占電網負荷比重較高的供電區，電網企業應根據發展需要建設分布式光伏發電並網運行監測、功率預測和優化運行相結合的綜合技術體系，實現分布式光伏發電高效利用和系統安全運行。
第六章 計量與結算
第二十四條 分布式光伏發電項目本體工程建成後，向電網企業提出並網調試和驗收申請。電網企業指導和配合項目單位開展並網運行調試和驗收。電網企業應根據國家有關標准制定分布式光伏發電電網接入和並網運行驗收辦法。
第二十五條 電網企業負責對分布式光伏發電項目的全部發電量、上網電量分別計量，免費提供並安裝電能計量表，不向項目單位收取系統備用容量費。電網企業在有關並網接入和運行等所有環節提供的服務均不向項目單位收取費用。
第二十六條 享受電量補貼政策的分布式光伏發電項目，由電網企業負責向項目單位按月轉付國家補貼資金，按月結算余電上網電量電費。
第二十七條 在經濟開發區等相對獨立的供電區統一組織建設的分布式光伏發電項目，余電上網部分可向該供電區內其他電力用戶直接售電。
第七章 產業信息監測
第二十八條 組織地市級或縣級能源主管部門按月匯總項目備案信息。省級能源主管部門按季分類匯總備案信息後報送國務院能源主管部門。
第二十九條 各省級能源主管部門負責本地區分布式光伏發電項目建設和運行信息統計，並分別於每年7月、次年1月向國務院能源主管部門報送上半年和上一年度的統計信息，同時抄送國家能源局及其派出監管機構、國家可再生能源信息中心。
第三十條 電網企業負責建設本級電網覆蓋范圍內分布式光伏發電的運行監測體系，配合本級能源主管部門向所在地的能源管理部門按季報送項目建設運行信息，包括項目建設、發電量、上網電量、電費和補貼發放與結算等信息。
第三十一條 國務院能源主管部門委託國家可再生能源信息中心開展分布式光伏發電行業信息管理，組織研究制定工程設計、安裝、驗收等環節的標准規范，統計全國分布式光伏發電項目建設運行信息，分析評價行業發展現狀和趨勢，及時提出相關政策建議。經國務院能源主管部門批准，適時發布相關產業信息。
第八章 違規責任
第三十二條 電網企業未按照規定收購分布式光伏發電項目余電上網電量，造成項目單位損失的，應當按照《中華人民共和國可再生能源法》的規定承擔經濟賠償責任。
第九章 附 則
第三十三條 本辦法由國家能源局負責解釋，自發布之日起施行。
附表1：分布式光伏發電項目備案匯總表（略）
附表2：1兆瓦以上分布式光伏發電項目信息表（略）

2. 如何自製垂直軸風力發電機風葉

這個要考慮到載荷，空氣動力學以及結構力學等，有技術

3. 風能的開發史及其利用價值是什麼

風力發電風能是太陽能的一種形式。由於太陽能輻射造成地球各部分受熱不均勻，引起大氣層中壓力不平衡，使空氣在水平方向運動形成風，空氣運動產生的動能就叫風能。太陽能每年給全球的輻射能約有2％轉變為風能，相當於1.14×1016度電力的能量，大約為全世界每年燃燒發電量的3000倍。雖然風能具有儲量大、分布廣、可再生和無污染等優點，但是風能亦有密度低、能量不穩定和受地形影響等缺點。因此地球上的風能資源不可能全部利用。我國有可利用的風能資源約為2.53×1011瓦，相當於1992年全國發電總裝機容量的1.5倍，平均風能密度為100瓦／平方米。

人類利用風能已有數千年的歷史，埃及、巴比倫和中國等文明古國都是世界上利用風能最早的國家。風帆助航是風能利用最早的形式，直到19世紀，風帆船一直是海上交通運輸的主要工具。風力提水是早期風能利用的主要形式，公元前3600年前後古埃及就使用風車提水、灌溉。12世紀初，風車才傳入歐洲，在蒸汽機發明前，風車一直是那裡的一種重要的動力源。有「低窪之國」之稱的荷蘭早就利用風車排水造田、磨面、榨油和鋸木等，至今還有數以千計的大風車作為文物保存下來，成為荷蘭的象徵。19世紀，當歐洲風車逐漸被蒸汽機取代後，美國卻在開發西部地區時使用了數百萬台金屬制的多葉片現代風車進行提水作業。中國利用風車提水亦有1700多年歷史，一直到20世紀中葉，僅江蘇省就有20餘萬台風車用於灌溉、排澇和制鹽等。

風力發電是近代風能利用的主要形式。19世紀末，丹麥開始研製風力發電機(簡稱風力機)，但是一直到20世紀60年代，雖然工業化國家陸續製造出一些樣機，但除充電用的小型風力發電機外，都沒有達到商品化的程度。1973年，石油危機發生以後，人們認識到煤炭、石油等化石燃料資源有限，終究會消耗殆盡，而且燃料燃燒所引起的空氣污染和溫室效應等環境問題日趨嚴重。為了保護我們賴以生存的地球，大力開發可再生的清潔能源，如風能、太陽能、海洋能等勢在必行。風能利用又重新受到重視，並取得了長足的進步。到1993年底，全世界風力發電機裝機容量約300萬千瓦，年發電量50億千瓦時。風力發電已具有與常規能源發電競爭的能力。

將風的動能轉化為可利用的其他形式能量(如電能、機械能、熱能等)的機械統稱為風能轉換裝置。風力機是最通用的風能轉換裝置。現代風力機一般由風輪系統、傳動系統、能量轉換系統、保護系統、控制系統和塔架等組成。

風輪系統是風力機的核心部件，包括葉片和輪轂。風輪葉片類似於飛行器——直升機的旋翼，具有空氣動力外形，葉片剖面有如飛機機翼的翼型。從葉根到葉尖，其扭角和弦長有一定的分布規律。當氣流(風)流經葉片時，將產生升力和阻力。它們的合力在風輪旋轉軸的垂直方向上的分量可以使風輪旋轉，並帶動傳動軸轉動，將風的動能轉換成傳動軸的機械能。

風力機的保護系統和調節系統是保證安全和提高功能的重要部件。風力機調節系統是自動調節風輪運動參數的機構，主要由調向裝置和調速裝置組成。調向裝置的作用是調節風輪旋轉平面與氣流方向相垂直，使風力機的功率輸出最大。小型風力機常用尾舵調向，當風輪旋轉軸與氣流方向不一致時，作用在尾舵上的空氣動力可使風輪旋轉平面與氣流方向保持一致。中大型風力機常用伺服電機，在風向標和測速電機的控制下，它可以正反轉動，調整方向。

垂直軸式風力機調速裝置是調節風輪轉速的，在風力機工作風速范圍內起功率調節作用，在高風速時起保護作用。

塔架用於支撐風力機風輪、機艙等部件，將風輪置於一定高度，利用風的剪切效應，使風輪增加輸出功率。例如，在鄉間田野上，如果10米高度處的風速為5米／秒，那麼在20米和30米高度處的風速就可分別達到5.6米／秒和6米／秒。風輪的輸出功率與風速的立方成正比，當一個風輪在5米／秒風速時輸出的功率是100千瓦，而在6米／秒風速時就可達到173千瓦。現代風力機在塔架底部安裝有專門的電子監控系統，使各部件協調運行，並對故障情況進行監測。

風力機的形式很多，且各有特點。按風力機額定功率大小，可劃分為微型(小於1千瓦)、小型(1～10千瓦)、中型(10～100千瓦)和大型(大於100千瓦)風力機。按照風輪旋轉軸形式分，又有水平軸風力機和垂直軸風力機之別。最常見的是水平軸風力機，技術上比較成熟。垂直軸風力機與水平軸風力機相比，優點在於它可以在任意風向情況下運動，不需要調向裝置；其次，發電機的位置接近地面，維修方便。垂直軸風力機的風輪有兩種，一種是阻力型，常見的有薩馮尼斯風輪，平板式和渦輪式風輪等；另一種是升力型，常見的有Φ形達里厄風輪和直葉片風輪等。垂直軸風力機的缺點是啟動和制動性能差。

水平軸風力機按風輪葉片數目又有單葉片、雙葉片、三葉片和多葉片幾種。水平軸風力機按風輪與風向和塔架的相對位置劃分，有上風式和下風式風力機。風先流過風輪再通過塔架的為上風式風力機；風先流過塔架再通過風輪的為下風式風力機，它具有自動對風能力，但氣流在塔架後面會形成渦流，使風輪的輸出功率下降，稱為塔影效應。

人類利用風能按用途分有風帆助航、風力提水、風力發電和風力致熱等多種形式，其中風力發電是近代發展的最主要的形式。

尤其是近十年來，風力發電在世界許多國家得到了重視，發展應用很快。應用的方式主要有這么幾種：1.風力獨立供電，即風力發電機輸出的電能經過蓄電池向負荷供電的運行方式，一般微小型風力發電機多採用這種方式，適用於偏遠地區的農村、牧區、海島等地方使用。當然也有少數風能轉換裝置是不經過蓄電池直接向負荷供電的。2.風力並網供電，即風力發電機與電網連接，向電網輸送電能的運行方式。這種方式通常為中大型風力發電機所採用，穩妥易行，不需要考慮蓄能問題。3.風力／柴油供電系統，即一種能量互補的供電方式，將風力發電機和柴油發電機組合在一個系統內向負荷供電。在電網覆蓋不到的偏遠地區，這種系統可以提供穩定可靠和持續的電能，以達到充分利用風能、節約燃料的目的。4.風／光系統，即將風力發電機與太陽能電池組成一個聯合的供電系統，也是一種能量互補的供電方式。在我國的季風氣候區，如果採用這一系統可全年提供比較穩定的電能輸出，補充當地的用電不足。

風力提水風力提水是早期風能利用的主要形式，至今許多國家特別是發展中國家仍在使用。風帆助航是風能利用的最早形式，現在除了仍在使用傳統的風帆船外，還發展了主要用於海上運輸的現代大型風帆助航船。1980年，日本建成了世界上第一艘現代風帆助航船——「新愛德」號，它有兩個面積為12.15米×8米的矩形硬帆，其剖面為層流翼型，採用現代的空氣動力學新技術。據統計，風帆作為船舶的輔助動力，可以減少燃料消耗10％～15％。

風力致熱是近年來開始發展的風能利用形式。它是將風輪旋轉軸輸出的機械能通過致熱器直接轉換成熱能，用於溫室供熱、水產養殖和農產品乾燥等。致熱器有兩類：1.採用直接致熱方式，如固體與固體摩擦致熱器、攪拌液體致熱器、油壓阻尼致熱器和壓縮氣體致熱器等。2.採用間接致熱方式，如電阻致熱、電渦致熱和電解水制氫致熱等。目前風力致熱技術尚處在示範試驗階段，試驗證明直接致熱裝置的效率要比間接致熱裝置的效率高，而且系統簡單。

4. 升力型垂直軸風力發電機的電機原理

在下面圖中列舉了從0度到315度八個位置的葉片，風從左邊進入，淺藍色的矢量v是風速、綠色的矢量u是葉片圓周運動的線速度反向（即無風時葉片感受到的氣流速度）、藍色的矢量w是葉片感受到的合成氣流速度（即相對風速）、紫色的矢量L是葉片受到的升力。
我們分析一下葉片在這八個角度的受力情況，在90度與270度的位置，相對風速不產生升力，在其它六個位置上葉片受到的升力均能在運動方向產生轉矩力，這也是達里厄風力機能在風力下旋轉的道理。
實際上情況要復雜得多，前面分析圖是理想狀態，是在理想的葉尖速比與沒有葉片的阻力時的狀態。葉片推動風輪旋轉的轉矩力是升力與阻力的合成力在葉片前進方向的分力。我們取315度時的情況分析一下有阻力的情況，圖中黑色的矢量D為葉片受到的阻力，棕色的矢量F是升力L與阻力D的合成力，該力在葉片前進方向的分力M才是實際的轉矩力，顯然此時的轉矩力明顯小於理想狀況。
而且在180度與270度附近的角度內，升力與阻力的合成力產生的是反向轉矩力。
達里厄風力機只有在葉片在360度與180度附近才有較大的輸出力。即便是這樣，還只能運行在葉尖速比為3.5以上的情況，可通過下圖來說明，
圖中左側圖葉片受到相對風速W的作用產生升力L與阻力D，相對風速W與葉片弦線的夾角即葉片的攻角α約為14度，相對風速W由風速V與葉片運動速度u合成，此時的葉片運動的速度約風速的4倍，即葉尖速比為4。升力L與阻力D的合力為F，該力對風輪的力矩力為M，是推動風輪旋轉的力。在葉尖速比為4時，葉片運行在向風側或背風側均能產生推動風輪旋轉的力矩，僅在兩側（90度與180度）附近升力很小，會有不大的負向力矩。
圖中右側圖風速增加了一倍，葉片運動的速度未變，葉尖速比約為2，葉片的攻角α約為27度，此時葉片工作在失速狀態，葉片產生的升力L明顯下降，阻力D卻大大上升，相對風輪產生的力矩力M為負向，是阻止風輪旋轉的，而且此時葉片運行在大多數位置均產生負向力矩。對於大多數普通翼型當葉尖速比小於3.5時葉片基本上不產生推動風輪旋轉的力。
達里厄風力機在低風速下運轉困難，要在較高的風力下，風輪轉速達到葉尖速比為3.5以上才可能正常運
轉，在尖速比為4-6可獲較高的功率輸出。為減小阻力增加升力，對風力機的葉片截面形狀（翼型）選擇與外表光潔度要求比較高。既然達里厄風力機在葉尖速比為3.5以下時不能依靠升力運轉，能否依靠阻力運行呢？由於各翼片是均勻固定在風輪的圓周上，各翼片受風產生的阻力力矩不大而且各翼片合成的總力矩很小，即使某角度可產生一定的力矩但在另一角度可能產生反向力矩，所以達里厄風力機不能單靠風力自起動，必須依靠外力起動使葉尖速比達到3.5以上時才能依靠升力運轉。典型的達里厄風力機翼片不是直的，而是彎成弧形，兩翼片合成一個φ形。下圖即是一台達里厄風力機模型。
現在的達里厄風力機多採用直形風葉，也有人稱之為H型風力機。H型風力機的葉片數一般為2至6個
達里厄風力機的葉片通過兩端或中部固定在轉軸上，有利於加大機械強度，可做得很輕巧；達里厄風力機不存在頭重腳輕的狀況，對塔架要求較低，適合用拉索固定，安裝容易，檢修也方便，這些都是它的優點。對於達里厄風力機不能自起動的問題，一般方法是在起動時採用發電機作電動機帶動風力機旋轉，使葉尖速比達到3.5以上。由於對風速變化與負荷變化要求都較苛刻，難以平穩高效運行，加上不能自起動等缺點，達里厄風力機的發展較慢，直至近些年經過技術上的改進，開始有較大發展。
要對風輪氣動性能進行分析，必須了解風輪處的流場，才能進而分析產生的氣動力、轉矩和功率。為此一定要建立升力型風輪的氣動模型。

5. 垂直軸風力發電機的現狀

2002年，中國率先開始了新型垂直軸風力發電機的研究，由部隊通訊部牽頭，上海某公司為研發主體，西安軍電、西安交大、同濟大學、復旦大學等高校的多位專家配合，在短短的一年時間里就生產出了首台新型垂直軸風力發電機。並在不到5年的時間里將功率擴展至200W～100KW，處於世界領先地位。 世界上其他國家也都進行了新型垂直軸風力發電機的研製，日本在2002年初開始研究，2003年初產品投放市場，功率在0.5～30KW之間。美國、英國、德國、奧地利、韓國等國家也都在2006年已生產出樣機，准備投入規模化生產，功率都在10KW以內。

6. 垂直軸風力發電機的風電行業

新興市場的風電發展迅速，在國家政策支持和能源供應緊張的背景下，中國的風電特別是風電設備製造業也迅速崛起，已經成為全球風電最為活躍的場所。2006年全球風電資金中9%投向了中國，總額達16.2億歐元（約162.7億元人民幣）。2007年，中國風電裝機容量已排名世界第五。截止到2010年，中國風電裝機容量已達42287MW，躍居世界首位。
中國巨大的風電市場以及廉價的勞動力成本，吸引了大量國外風電巨頭紛紛在中國設廠，或採取與國內企業合資的方式，生產的產品都被貼上了中國製造的標簽。中國製造的風電設備產品占據越來越大的市場份額，風機產品正在經歷一個由全球製造向中國製造的轉變。