技术详细介绍
一种高效新型发电装置，可风\水两用，新叶轮国内唯一，能将阻力转化为动力，安装使用维护方便，成本低
一、项目简介
生产一种新型风力发电机，以中小型为主，为家庭、移动通讯、野外作业、电动车等提供电力，在适当时候生产大型或巨型风力发电机，建风力发电充蓄电站或风电场。
（一）、目标产品的定性描述，主要用途及重要意义
目前，现有的水平轴风力发电设备效益低，原因是风电成本较高，主要原因是风力机的生产成本、运输成本、安装成本、维护管理成本高，水平轴风机因其变浆、偏航的原因造成综合发电效率低，。
我研发的的组合式垂直轴风力发电机组，是采用六角外形，蜂巢结构，叶轮一体，纵向叠加，绕垂直轴旋转，发电机居叶轮中心，双磁对转，行星齿轮变速，集风箱采集各方向风能的风电转化率高的发电设备，其特点是：
一是启动风力小，任何方向的来风都可发电，挡风板集风，复合叶片叶轮，磁悬浮等技术运用，启动风速可在2米每秒。
二是运行平稳，复合叶片叶轮，磁悬浮，无振动。；
三是结构稳定，采用叠加方式蜂巢结构，抗倒伏，
四是安全可靠，蜂巢结构不会倒伏，复合叶片不会断叶，防护网罩防止对人和鸟类的伤害，手动制动与自制动结合，多重安全措施绝对可靠。
五是安装维护方便，结构简单，积木搭建，撤装容易，维修方便，和安装太阳能热水器一样方便。
六是效率高，集风装置让风直接作用于复合叶片叶轮能将无效风阻转化为动力，磁悬浮装置减少能量损耗，行星齿轮传输增速，双转子发电机成倍提高发电量，风能利用率高，发电效率高
七是成本低，磁悬浮减少机械磨损，六角蜂巢结构整机体积小，省工省料成本低。
八是外形美观，六角宫灯为主，可设计成多种外形，与光水发电灵活组合，可风水通用，美观实用。
九是噪声小，由于风机运行平稳，几乎无噪声。
十是适用范围广：
1、家用离网风力发电 ：可以解决山区、草原、海岛居民等无电地区照明通讯用电及抢险救灾、军事野外行动、野外养殖场等应急临时用电。
2、景观照明风力发电：路标、航标及城市公园、道路旅游景点等处的景观照明用电。
3、偏远地区山区移动通讯塔风力发电 ：高海拔地区的移动通讯塔架的信号接收发射用电
4、充蓄放电站：在公路（高速公路）、铁路两边用垂直风力发电机阵列，利用车辆飞驰的气流和自然风以及太阳光发电，设充蓄电站，为电动火车、汽车提供动力，如在京珠高速公路、京藏铁路等处。
5、沙漠草原海洋上建大型发电场，并网发电。
投资回报周期比水平轴风力发电机组的短约3－4年，这对于降低风力发电成本，充分利用风力资源，加快风电产业发展具有重要意义。
我研制的水平轴多轮式风力发电风车，采用星行齿轮结构原理，可让副叶轮几吨甚至是数十吨的重力转化成动力，可生产10MW甚至更大功率的风力发电设备，其成本可大辐降低。
（二）、项目现有技术基础
本项目已申请三项专利，其中：实用型二项已授权，专利号为ZL200920083795。1、ZL200920084749。3；发明专利二项，正在实质审查，申请号为20110614931。7、201110287996。5。
3、主要突破和创新点
本项目涉及一种风力发电系统设备。本项目的风力发电设备，主要是在叶轮的形状和结构上上有革命性的突破，最大限度的提高风能利用。该发电单元的制造、运输、安装、维护相对容易，且能抵抗较大的风灾，安全性较高。
4、项目实施主要内容
（1）成立或收购一家风力发电公司（如宜昌神风），联系配套生产厂家（安徽森泰、襄阳星火、襄阳万洲）。
（2）完成样机生产、定型、检测、认证、制备工艺等优化设计。
（3）研制中型电站样机
（4）宣传推广应用销售
5、投资估算
该项目总资金需量为2000万元人民币。
二、项目详细内容
1、项目意义与必要性
过去的十多年全世界的风力发电的兴建的规模上呈指数型上升趋势，目前正处于一个高速成长的时期，兆瓦级风机（1MW――5MW）所占整个风力发电市场的份额的60％，其投资成本为10000元人民币/千瓦左右，海上风机成本会更高一些，而其综合发电效率低，发电质量差，回收投资成本慢，运输安装施工难，是当前与未来阻碍风力发电行业发展的主要问题。为了使风力发电更具有市场经济规律性，不完全依靠政策导向与政府扶持，开发新的风力发电机模式显得意义非常重大。
日本福岛核电站危机后，各国再次把能源重点放在清洁环保的风光等新能源上，弃核限核趋势明显。而风力发电技术等被西方国家垄断，我国现有风力发电技术几乎无知识产权都有是花重金购买的。
近几年我国电动车行业发展迅猛，但充电站发展滞后，将来可能需要和现在的加油站一样多的充换电站。现有的充电模式是用现在的市电，而我国大量的市电还是要用煤等来发电，形式上减少了污染，实际上污染仍然存在，只不过是变成了隐性的。若将来全部电动车都用风光发电的电能充蓄电，才真正实现了环保节能。
这一风力发电设备，避免了目前水平轴风力发电机的种种弊端而开发的新一代的风力发电机组，它的诞生为当前与未来的风力发电机的大面积推广与应用，小到路灯与家庭用电，大到兆瓦级风机，其独特的组合模式适应在各种环境下使用，其制造成本与运输安装维护成本是现有水平轴风机的60％约6000元人民币/千瓦，其综合发电效率比水平轴风机高30％，其成本回收期比水平轴风机快了三到四年，其规模化生产与安装施工的周期比水平轴风机要短的多，一般在一个月即可制造运输安装施工完毕，更具有市场经济的规律性，给风力发电行业的大面积利用风力资源带来福音。
2、项目技术基础：
关键技术为组合式垂直轴叶轮（组），该叶轮由阻升力复合而成，叶形为展羽型、鸟喙型、凤头型，加上集风箱具有加速风力的功能，从而提高了采风效率，行星齿轮变速传动比高，提高发电效率。据目前计算结果来看，采风效率可达到50％左右，超过水平轴风机，发电效率可提高60%。该叶轮没有采风的方向性限制，无须变浆与偏航，所以其综合发电效率高，蜂巢结构塔架，稳固安全。如下图：
3、创新点
（一）垂直轴风力发电设备
（1）在垂直轴大型风力机上采用复合式的风力机叶片；复合叶片组成叶轮组。
（2）采用阵列式，可实现多发电机发电提高发电质量，占地面积少，。
（3）同一个塔架可以装配若干个小风力发电机组达到弱风起电（最低风速可在1m/秒左右）。如下图：
（4）多个塔架组成发电机阵列，实现高度与可靠性的塔架，如下图
（5）装拆卸容易、运输便利、设备容积小、风能转化率高，受地域性限制小、成本低、可靠性高、对电网冲击较小等优点，组合式垂直轴风力机具重大的推广应用价值；
（6）通过应用流体动力学对风力机的结构参数进行最优化设计，对其性能特性进行优化分析，对组合单元的结构进行优化设计、对风力机的可靠性和稳定性进行分析，最终使该技术达到国内外领先水平。
（二）水平轴多轮式风力发电风车
多轮风力发电风车，是专门针对大中型风力发电机而提出的。
现有大中型风力发电机，叶轮直径少则10多米，多则近100米，制造难度大成本高，重量可达10多吨甚至数十吨。启动难、风能利低用率，维护难、安全事故多发、发电成本高。
多轮式风力发电风车可解决上述问题，它采用主副轮结构，利用行星齿轮原理，副轮驱动主轮，将副轮的几吨甚至是为十吨的重力转化为动力，叶轮直径缩短，制造容易，启动容易，维护方便，安全稳定，风能利用率高，发电成本低。
三、项目目标产品市场分析
一） 国内外市场应用现状
目前国内外市场现状：，
a。 风况良好的海洋发电用巨型风机（3MW－5MW级别），预计市场份额为10％。
b。适合于风况良好的海岸线与内陆大型风场用的大型风车（1MW－3MW），预计市场份额为50％，也是目前的主流风机。
c。 适用于内陆山岳用的中型风机（500kW――1MW），预计市场份额为30％。
d。 家庭企业用的小型风机（500kW以下），约占市场的10％。
小型垂直轴风机（100kW以下）刚刚起步，主要用于家庭、小岛、山地，主要以H型为主。
我研发的风机是以上风机的替代产品，主要研发方向是风力发电充蓄电站。
二） 未来市场预测
目前，受日本核电站事故等影响，受节能减排硬指标的限制，核电建设将暂停，弃核成为必然，火电将减少，作为替代能源风（光）电其市场前景非常广阔，特别是电动汽车的推广普及，为风力发电充蓄电站建设提供广阔发展空间，国家对此类产品扶持力度会加大，为风电产业发展会提供有力支撑。
三） 国内外市场竞争力
可填补了国内外大型风力发电机的市场空白，拥有自主知识产权，将申请国际PCT专利，将进入多个国家进行保护，通过该知识产权，将在国际范围内寻求合作伙伴，进一步开拓国际市场。
预计2013年投产300KW垂直轴风力发电机150台用于建充蓄电站，2015年后每年递增100%。
四）。 项目实施方案；
（1）总体目标
项目实施年限
从2013年3月至2015年2月，共计2年
项目总投资
2000万元，
项目结束时累计实现的产品产量和年生产能力
在项目实施期内预计能够实现的生产安装风光互补发电站3500台套，累计销售数量3000台套，实现的累计销售收入6000万元，累计税收515万元，累计利润1000万元。
本项目执行期内预计可新增就业人数150名，同时还可以在本地区形成风电集成产业化基地，带动相关产业发展。
产品市场占有率、企业行业位次提升、上市计划等成长指标。
1、产品市场占有率：约占全国垂直风机市场份额的50%以上。
2、企业行业位次：垂直轴风机位居国内国际同行业前列。
3、上市计划：积极创造条件，用3－4年时间完成上市。
（2）主要研发工作与目标研发目标
组合式新型垂直轴风力机的核心技术在于其旋转式的、组合式的风力机叶片。对风力机叶片结构参数、性能参数、材料强度、材料选择与制备、材料的长效防腐蚀处理等进行最优化设计，是该产品从研发到成熟再到工业应用的关键，也是其大型化产业化的根本保证。因此本项目的研究的目的为：
通过应用流体动力学对风力机的结构参数进行最优化设计，对其性能特性进行优化分析，对组合单元的结构进行优化设计、对风力机的可靠性和稳定性进行分析，最终使该技术达到国内外领先水平。
研发内容
1、300KW风光互补充蓄电站的结构，确定风力机叶片的直径、高度、角度等关键参数，给出计算和设计方案
2、对2MW的风力机叶片进行三维流场数值模拟优化，并给直径、高度、角度三者的最理想值，提出最佳翼型，使该类风力机的风能转化率最大化；
3、对2MW的垂直轴风力机进行单元设计，确定合适的单元连接方式，对风力机组合式单元材料、结构型式进行应力分析和优化设计；
4、建立100KW中试验垂风力机，对相关的强度、刚度、输出扭矩、功率，叶尖比、风能转化率等性能参数进行测量，研究和验证优化设计方案；并利用试验研究叶片重量与启动转矩之间的对应关系。
5、对2MW的风力机进行整体设计，提出保证垂直轴风力机稳定、可靠运行的方案；并对其可靠性进行分析。
6、2MW的风力机叶片进行材料体系的选择、制备工艺等优化设计，针对宁夏风场中多风沙的气候环境，提出适合于垂直轴叶片的最优材料设计及工艺方案。
7、综合流场和结构的数值模拟的成果，同甲方一起生产出性能优越的2000kW的风力机。
技术创新目标
率先在大型风力机上采用多种复合式的风力机叶片或多轮式风力风车；
低风速可发电，高风速可抗灾，正常风速风能转换率可达到43%，理论上可达50%以上，风能利用率年综合发电量超过现有水平轴风机
不产生右减小噪音，风叶抗污染能力强，抗风能力很强，可以抵御强台风风灾
风机的结构简单，安装方便，维护方便，基建工程要求低，降低产品成本投资，保证垂直轴风力机能够做大（兆瓦级），可以使垂直轴风力机达到产业化
具组装拆卸容易、运输便利、设备容积小、风能转化率高，受地域性限制小、成本低、可靠性高、对电网冲击较小、噪音低等优点，组合式风力机具重大的推广应用价值。
通过应用流体动力学对风力机的结构参数进行最优化设计，对其性能特性进行优化分析，对组合单元的结构进行优化设计、对风力机的可靠性和稳定性进行分析，最终使该技术达到国内外领先水平。
技术质量指标
组合式垂直轴风力机额定发电功率：300KW，启动风速2m/秒，额定风速10m/秒，风速范围2－25 m/秒。使用寿命20年。
自主知识产权目标
申请专利专利6项，实用新型专利授权2项（已获批2项），发明专利2项（正在审查）
（3）主要产业化工作与目标
产业化建设任务
小型风机批量生产，并在高速公路上运用；中型风机50台套建独立充蓄电站作为示范，大型风机一台作为试验。
生产方案
（1）基本建设
该项目可只建办公研发基地，需要用地10亩，租用厂房50000平方米钢结构厂房（高9米，宽20米），主要用于风机调试安装，各部件的生产由机器制造商、叶片生产企业、机电公司等相关企业配套提供，运到租用的厂房组合装配，可减少投资，加速转化。
（2）项目相关设备
因大部分部件都由其它生产厂家提供，所以只需少量的检测安装设备
表4-1垂直轴风力发电机项目设备清单
序号 设备名称 型号、 规格、 能力 单位 数量
电梯 申龙 2
线切割机 C616DK7740 台 1
仪表车 台 8
钻床 台 17
攻丝机 SWJ-6B 台 3
剪板机 台 1
冲印机 台 1
冲床 台 1
玻璃钢风叶模具 套 2
风洞风速仪 台 1
风洞变频机 台 1
风洞密度仪 台 1
风洞系统自动测试装置 台 1
模具加工中心 台 3
大型铣床 台 1
大型钻床 台 1
卧式车库 5米、9米 台 2
控力试验机 台 3
硬度计 台 3
显微镜 台 5
投影仪 台 3
行吊车 10t、30 t 台 3
立式吊车 10t、20 t 台 2
箱式货车 辆 2
塔架安装液压机 10t、20 t 台 4
涂料喷涂机 台 4
镀锌装置 套 1
螺栓坚固装置 套 10
大型注塑机 1500t 台 5
流水线 条 2
表4-2风力发电机项目拟购置实验、检测设备清单
序号
设 备 名 称 型号 规格 能力 单位 数量
1 风速仪 台 10
2 风向仪 台 10
3 功率仪 台 10
4 电能计量仪 台 10
5 计算机远程监控仪 台 10
6 硬度计 台 3
7 控力试验机 台 3
8 弹簧试验机 台 3
9 弯曲度试验机 台 3
10 高低温试验箱 台 2
11 盐雾试验箱 台 1
12 酸碱度试验箱 台 1
13 转矩仪 台 2
14 发电机功率/力矩仪 台 2
15 绝缘测量装置 台 1
16 无线电扫频仪 台 2
17 示波器 台 3
18 激光定位仪 台 3
（3）原材料：本项目产业化所需的原材料和配套零部件的供应，在国内都能找到合格供应商，其中叶片采用最新材料--塑木。
（4）配套企业：找到确定合适的合作配套企业，包括发电机、蓄电池、充蓄放电控制器、光伏电池等生产企业。
（5）配套工程：拟新建的车间在建时和完工后，水、电、汽等配套设施工程同时进行。
市场实现方案
（1）目标客户群：在加油站附近建风力发电充蓄电站，为电动车充电。利用大唐赤峰风电集团、宁夏发电集团有限公司、印度尼西亚国家电力公司（PLN）、越南国家电力公司（EVN）、芬兰芬中合作中心、意大利公司（Austro Ital Trading Ltd）等风电经营企业，构建战略性合作伙伴。
（2）生产方式：主要让配套企业生产各部件，只在本厂完成组装。
（3）销售方式：直接用户推销。建立市场部、驻外销售公司，利用合作伙伴、市场专职人员在江苏、河北、内蒙古等地形成多层次、网络状的销售队伍。
（4）服务方式：建立并运行健全的售前、售中和售后服务体系，通过培训和考核来提升客户服务人员的服务意识，及时为用户提供满意的产品和服务。
（5） 赢利方式：
A）各种型号风力发电机的销售赢利
B）专利技术转让许可赢利
C）建风电场，发电量的销售赢利，
D）建蓄站，将通过充电、更换电池、维修电动车赢利
五）。项目投资估算与资金来源；
（1）资金来源
融资： ①争取国家专项资金，②银行贷款，③投资机构资金
（2）新增投资支出预算
单位：万元
资金支出预算 金额 占新增投资总额的比重（%）
1、人员费 50
2、设备费 240
3、材料费 140
4、燃料及动力费 50
5、试验外协费 20
6、基本建设费 250
7、差旅费 40
8、会议费 40
9、管理费 40
10、其他费用 50
合计 900