创新环境下的多元化战略构想——山东中泰集团的垂直轴风电技术及其发明探踪

　　一、垂直轴风力发电技术和乌兰察布市的“风塔”
　　 2011年6月山东中泰新能源集团，在内蒙古自治区乌兰察布市兴和县投资兴建了50MW特大型垂直轴风力发电基地，170米高的风塔在传统的风车阵中格外另类而醒目。但是，垂直轴风力发电技术以10-100兆瓦特大功率、0.3元/kwh特低发电成本、4500小时/年特长运行时间、15亩/100兆瓦特少占地面积和智能化优势进入风电市场，以其全新的技术路线和工程构造，引起行业广泛的争议。但是，不可否认抢先使用此技术，一年可减少一个大型火电厂的碳排放，市场无形之手由此推动着传统风电行业的重新洗牌。

内蒙古乌兰察布市兴和县五股泉50MW特大型垂直轴风力发电基地

　　特大型垂直轴风力发电装置主要由风轮机构、叶片、垂直动力旋转轴、齿轮传动系统、智能控制多机发电系统、输变系统、塔架和基础等部分组成。
　　垂直动力旋转轴设置三层的风轮，叶片扑捉风力保证风轮机构的高效运转。旋转轴底端通过大盘齿轮连接发电机离合器，当旋转轴转速达到额定值时，智能控制多级发电系统指令第一台发电机投入运行，风速增大时可指令多台发电机依次加入运行，保证发电设备高效平稳运行。
　　垂直轴风力发电系统要从蓝图变成实体，他们解决了五大难题。
　　一是解决了叶片的卸风及自动控制难题。中泰集团采用了多元一体风叶设计，围绕旋转轴设置多层风轮框架，每层以旋转轴为圆心，对称安装多个叶片；叶片采用不锈钢制作而成，其形状呈半圆筒状，下半圆筒为固定部分，上半圆筒分为三个根据风力不同可控制其开启和闭合的活动风叶，具有调节转速的功能，又可保证风轮机构在承受较大风力时不受损坏；在叶片与风轮框架接触处设置叶片挡块和叶片开启控制机构。风轮机构从顺风位置转动180度到逆风位置时，叶片开启控制机构使叶片停止继续转动，相当于自动打开泄风口，将回转时的阻力降到最低限度，实现了回转阻力的最小化，保证了风轮机构在低风速的条件下高效运转。当风轮机构回转到需要接收风力时，叶片在风力作用下又自动回位将泄风口封闭，吸收风力作用在叶片上的最大推力，依次循环，保证风轮机构高效运转。这样的设计，风机整体阻力小，重量轻，大大降低了风轮机构易损部件的损耗。即便是在台风条件下，风车也不受损坏，这就在沿海、海上建立风电场，提供了技术保证。
　　二是解决了沉重传动轴耗能难题。垂直轴风力发电装置高70--200m,轴的直径3--3.8米，采用棒材动辄上百吨重，安装困难同时又消耗了风能增加了成本，成为挡在垂直轴风电设计中的一块绊脚石。中泰集团经过多次试验，用管材代替棒材，管壁仅有200mm，强度却增加了5-7倍，重量减少了，耗能的难题解决了。