一、成果簡介   生態(tài)環(huán)境日益惡化，能源清潔化變革勢在必行，對內(nèi)陸地區(qū)城市周邊的風(fēng)力發(fā)電問題而言，其最大的問題是如何在風(fēng)速較小且風(fēng)向多變的情況下維持風(fēng)機(jī)低噪音運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電，以保證風(fēng)能的高效利用。本項(xiàng)目結(jié)合縮比模型風(fēng)洞試驗(yàn)，對20KW垂直抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)：1）完成同步套筒的設(shè)計(jì)及優(yōu)化，解決了上、下發(fā)電機(jī)不同步問題；完成了對新的碳纖維葉片強(qiáng)度分析和相關(guān)的鋪層設(shè)計(jì)工作，在保證同等強(qiáng)度的前提下，所應(yīng)用新型碳纖維復(fù)合材料技術(shù)葉片相比原來玻璃鋼材料葉片重量降低40%，大幅降低了風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；完成了垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電驅(qū)啟動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，客服風(fēng)力發(fā)電機(jī)在死點(diǎn)位置的起動(dòng)問題，擴(kuò)大風(fēng)力發(fā)電機(jī)低風(fēng)速利用范圍，提高風(fēng)能利用率，該20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有風(fēng)電利用效率高、噪音低、無需對風(fēng)等特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。    二、成果應(yīng)用效果說明   目前，該20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已經(jīng)順利安裝調(diào)試完成，融入山東電科院新能源綜合利用示范工程中，也成為國內(nèi)單機(jī)容量最大的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)品，運(yùn)行水平達(dá)到國際領(lǐng)先水平。目前，單臺(tái)風(fēng)機(jī)年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約15.99噸，減排二氧化碳約47.84噸，減排二氧化硫約1.21噸，相當(dāng)于種樹2115棵，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益107萬元，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和顯著的社會(huì)效益。    三、成果推廣前景描述    國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院與國能風(fēng)力發(fā)電有限公司合簽訂了技術(shù)合作協(xié)議，對該20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)共同研發(fā)，進(jìn)行自主設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)，我們擁有完全的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。    該風(fēng)機(jī)具有風(fēng)能利用效率高、噪音低、無需對風(fēng)等特點(diǎn)，除了風(fēng)電場之外，還可廣泛安裝于學(xué)校、居民區(qū)、別墅區(qū)等噪音要求較高的場所；同時(shí)，作為微網(wǎng)及分布式發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電源，可與儲(chǔ)能元件配合，應(yīng)用于邊遠(yuǎn)地區(qū)、島嶼和移動(dòng)站等場所。另外，對有些風(fēng)向不穩(wěn)定的區(qū)域盡管年平均風(fēng)速較大，但風(fēng)向變化頻繁，此時(shí)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)猶豫頻繁對風(fēng)而導(dǎo)致不能有效利用該地區(qū)的風(fēng)力資源，而該20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)恰好能解決這個(gè)問題。未來，我們將加大研發(fā)力度，進(jìn)一步拓展垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)系列產(chǎn)品的種類，使其具有廣闊的應(yīng)用前景。    目前，該項(xiàng)目已獲得“2016年山東省電力職工技術(shù)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)”，“2016年全國電力職工技術(shù)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)”，“2016年度山東省環(huán)境保護(hù)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)”等諸多獎(jiǎng)項(xiàng)，并有“2016年山東電力科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”和“2016年中國優(yōu)秀工業(yè)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”等獎(jiǎng)項(xiàng)在評審之中。    四、垂直軸風(fēng)機(jī)的優(yōu)勢    （一）、發(fā)電效率高、發(fā)電量大    1、葉片效率高。葉片選用翼型經(jīng)過風(fēng)洞測試，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。    2、無需對風(fēng)，發(fā)電量大，適用于城區(qū)等風(fēng)向不穩(wěn)定區(qū)域。    3、對空氣湍流要求低，可降低風(fēng)機(jī)間距，增加面積利用率。    4、風(fēng)機(jī)效率在工作范圍內(nèi)基本保持不變，均可達(dá)到較高水平。    （二）、環(huán)境友好    1、噪音極低，可安裝于學(xué)校、居民區(qū)等噪音要求較高的區(qū)域。    2、基本無負(fù)壓區(qū)，對候鳥等無影響。    3、環(huán)境要求低，安裝地點(diǎn)靈活。    4、多種電壓輸出方案，適應(yīng)不同應(yīng)用環(huán)境。    （三）、可靠性高    1、結(jié)構(gòu)簡單。無傳動(dòng)、變槳、偏航機(jī)構(gòu)，減少維護(hù)工作量。    2、風(fēng)輪重量輕、運(yùn)行平穩(wěn)、離心力自平衡。    3、完善的保護(hù)措施。電氣剎車、電磁或液壓剎車、機(jī)械剎車等。    4、方便設(shè)置防雷裝置，有效防止雷擊。