一、垂直軸風力發電技術和烏蘭察布市的“風塔”
2011年6月山東中泰新能源集團,在內蒙古自治區烏蘭察布市興和縣投資興建了50MW特大型垂直軸風力發電基地,170米高的風塔在傳統的風車陣中格外另類而醒目。但是,垂直軸風力發電技術以10-100兆瓦特大功率、0.3元/kwh特低發電成本、4500小時/年特長運行時間、15畝/100兆瓦特少占地面積和智能化優勢進入風電市場,以其全新的技術路線和工程構造,引起行業廣泛的爭議。但是,不可否認搶先使用此技術,一年可減少一個大型火電廠的碳排放,市場無形之手由此推動著傳統風電行業的重新洗牌。

內蒙古烏蘭察布市興和縣五股泉50MW特大型垂直軸風力發電基地
特大型垂直軸風力發電裝置主要由風輪機構、葉片、垂直動力旋轉軸、齒輪傳動系統、智能控制多機發電系統、輸變系統、塔架和基礎等部分組成。
垂直動力旋轉軸設置三層的風輪,葉片撲捉風力保證風輪機構的高效運轉。旋轉軸底端通過大盤齒輪連接發電機離合器,當旋轉軸轉速達到額定值時,智能控制多級發電系統指令第一臺發電機投入運行,風速增大時可指令多臺發電機依次加入運行,保證發電設備高效平穩運行。
垂直軸風力發電系統要從藍圖變成實體,他們解決了五大難題。
一是解決了葉片的卸風及自動控制難題。中泰集團采用了多元一體風葉設計,圍繞旋轉軸設置多層風輪框架,每層以旋轉軸為圓心,對稱安裝多個葉片;葉片采用不銹鋼制作而成,其形狀呈半圓筒狀,下半圓筒為固定部分,上半圓筒分為三個根據風力不同可控制其開啟和閉合的活動風葉,具有調節轉速的功能,又可保證風輪機構在承受較大風力時不受損壞;在葉片與風輪框架接觸處設置葉片擋塊和葉片開啟控制機構。風輪機構從順風位置轉動180度到逆風位置時,葉片開啟控制機構使葉片停止繼續轉動,相當于自動打開泄風口,將回轉時的阻力降到最低限度,實現了回轉阻力的最小化,保證了風輪機構在低風速的條件下高效運轉。當風輪機構回轉到需要接收風力時,葉片在風力作用下又自動回位將泄風口封閉,吸收風力作用在葉片上的最大推力,依次循環,保證風輪機構高效運轉。這樣的設計,風機整體阻力小,重量輕,大大降低了風輪機構易損部件的損耗。即便是在臺風條件下,風車也不受損壞,這就在沿海、海上建立風電場,提供了技術保證。
二是解決了沉重傳動軸耗能難題。垂直軸風力發電裝置高70--200m,軸的直徑3--3.8米,采用棒材動輒上百噸重,安裝困難同時又消耗了風能增加了成本,成為擋在垂直軸風電設計中的一塊絆腳石。中泰集團經過多次試驗,用管材代替棒材,管壁僅有200mm,強度卻增加了5-7倍,重量減少了,耗能的難題解決了。