作者简介：苏豪（1997.10.27）男，汉族，福建三明人，本科学历，研究方向是新能源开发。

摘要： 为了充分利用西部地区山谷风与东南沿海地区的海洋风，拓宽风电应用领域；同时为了提高风能利用系数，本文提出一种新型风力发电桥梁。桥上安装创新型双转子风机，大幅提高风能利用系数，并较一般风机更能为桥梁提供均匀受力，保证桥梁安全；在桥下加装中小型风机，利用桥梁支撑结构的天然狭管效应产生的高风速提高发电效率，并为小型风机连接充电线圈，为未来电动汽车无线充电技术提供支持，实现电能的即发即用。本方案顺应未来科技发展前景，适应我国风电能源分布，符合绿色能源发展战略。

关键词： 双转子风力发电机，风力发电大桥，高风能利用系数。

【中图分类号】TM315【文献标识码】A【文章编号】2236-1879（2018）07-0185-01

1研制背景及意义

目前，我国大量的优质风场已经被开发利用，剩余的风场风资源情况差强人意，因此，我国风电已经正式进入了转型期。当前风电行业亟需一种能够大面积布置风机的理想风场，因此，我们将视线投向了具有天然“狭管效应”的桥梁上。

一般来说，桥梁前后形成了一种天然的狭管效应，是优质的天然风场。我们在桥面之上，通过将双转子风力发电机结合到桥梁支架结构中，有效利用优势资源，与桥梁共用基础结构，节省耗材，并且防止了桥梁固定单向受力，增加桥梁的稳定性。在桥面以下，将小型风机结合到桥梁支架中，充分利用闲置空间发电。不仅使能源得到了有效利用，而且符合中国古典的对称美学。

2设计方案

基于双转子风力发电机的一种新型风力发电桥梁的设计方案。如图1。

本方案主要分为桥上、桥下两部分发电。桥下部分安装单转子风力发电机。由研究可知，这种采用两套转子系统为特征的双转子风力发电机在空气动力学分析上比传统的单转子风力发电机的风能利用系数更高，可以超过贝茨极限。因为气动推力大多出现在叶尖处，而处于上风向的辅助风轮可以补偿处于下风向的主风轮在风轮中心处的气动推力。辅助风轮和主风轮的旋转方向相反，齿轮比也被设定为使得每个转子都能够以最佳叶尖速比旋转。最后通过确定转子之间的距离以使得尾流影响最小化。同时Newman将Rankine-Froude动量理论扩展到研究双转子风力机中，用于计算贝茨极限。[1]计算出同等大小的双转子风力发电机的最大Cp为64%，超过了贝茨极限8%。充分证明了采用本风机可以更好地利用海洋、山谷间的优势风资源，实现更高的风能利用率。

在桥下我们使用的是中小型风力发电机，这种风力发电机主要利用于风速较低的地方，例如本桥桥面下方的位置处，同时通过与桥下的拱形结构相结合，能够提升桥梁自身的稳定性。由于中小型风力发电机技术相对成熟，中低功率下永磁机组度电成本高以及在桥梁上便于维护的特点，本机组采用双馈型机组。桥面以下的小型风力发电机在发电的同时可用于未来电动汽车的无线充电，当电动汽车行经桥梁时，根据电磁谐振现象可为电动汽车充电，符合电动汽车发展趋势，迎接未来清洁能源发展新时代。

3结语

本风力发电大桥依托桥梁结构加装风力发电设备，构建了“桥+风电”有机结合体。将原本无法利用的风能转化为可以使用的能源，拓宽能源的获得渠道。桥上桥下共同布置风力发电设备，充分利用已有资源，在产生电能的同时可为未来电动汽车无线充电的发展做准备，顺应清洁能源发展趋势。在加装风力发电设备的同时为桥梁加装了固定支撑结构，加强了桥梁的稳定性，保障桥梁安全。

将风机与桥梁结合，以桥梁为风机塔架，通过可持续的方式实现桥梁的二次利用，提高了材料的利用率，节省了风机造价成本。通过改建风电桥梁，能够有效缓解东南地区长期电力供应不足的现象，为今后的风电建设提供了新的方向。

参考文献

[1]Peng X， Yang L， Gavanski E， et al. Journal of wind engineering and industrial aerodynamics.[M]. Elsevier Scientific Pub. Co. 1992.