[發(fā)明專利]高空風力發(fā)電機

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810065873.5
• 申請日: 2008-03-25
• 公開（公告）號: CN101289991A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發(fā)明（設計）人: 胡世曦
• 申請（專利權）人: 胡世曦
• 主分類號: F03D5/06
• 分類號: F03D5/06;F03D9/00;F03D11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發(fā)明涉及一種風力發(fā)電裝置，該裝置利用具有浮力的氣囊捕獲高空的風力資源，帶動地面上的發(fā)電機發(fā)電。

背景技術：

風力資源是一種取自不盡、用之不竭的可再生資源，地球上的風力資源及其豐富，可開發(fā)利用的風力資源超過水力資源的十倍，所以其開發(fā)潛力十分巨大，包括我國在內的世界各國都在積極開發(fā)風電，近年來，全球風力發(fā)電的裝機容量每年都超過了15％。然而，也有一些不利因素制約了風電的發(fā)展，例如，地面上的風力資源能量密度低，風力和風向不穩(wěn)定，造成風力發(fā)電設備過于龐大，發(fā)電效率低，成本高。

高空的風力資源數(shù)倍于地面，而且風力和風向都很穩(wěn)定，和地面相比，有很大的優(yōu)勢。然而，由于無法很好解決如何將風力發(fā)電裝置送上高空的難題，所以，高空風力發(fā)電目前還是一片空白。

發(fā)明內容

本發(fā)明的主要目的在于，提供一種風力發(fā)電裝置及其方法，利用高空的強勁風力發(fā)電。為了達成上述目的，本發(fā)明通過下述措施實現(xiàn)：包括具有浮力的氣囊，固定氣囊的繩索以及位于地面上的發(fā)電機和卷揚機，和運行控制系統(tǒng)。

氣囊呈扁平狀，其迎風角度可以調節(jié)。

繩索的一端固定在氣囊的幾何中心點上，另一端繞在發(fā)電機的轉子上，或與轉子相連接的傳動設備上。

高空發(fā)電機的工作過程如下：運行控制系統(tǒng)調整氣囊的迎風角度，使其正面迎風，在風力作用下，氣囊從初始位置開始沿風向運動，并通過繩索，拉動轉子旋轉發(fā)電。此為發(fā)電階段。氣囊運動一段距離之后，必須收回到初始位置。運行控制系統(tǒng)調整氣囊的迎風角度，使其側面迎風，啟動地面的卷揚機，沿逆風方向把氣囊牽引回初始位置。此為回收階段，回收階段會消耗少量電力。發(fā)電階段是正面迎風，受風面大，而回收階段是側面迎風，受風面小，所以發(fā)電階段所產(chǎn)生的電力遠遠大于回收階段所消耗的電力。兩個階段不斷交替循環(huán)進行。

和其它風力發(fā)電技術相比，本發(fā)明的有益效果是：可以利用高空豐富的風力資源，發(fā)電效率高，成本低，并且不會占用寶貴的土地資源，也不受地面上地形地貌的限制。

附圖說明

附圖為本發(fā)明氣囊及繩索的示意性視圖。

實施方式

包括具有浮力的氣囊1，固定氣囊的繩索3以及位于地面上的發(fā)電機和卷揚機，和運行控制系統(tǒng)。繩索的一端安裝在氣囊的幾何中心點上，另一端直接繞在發(fā)電機的轉子上，或與轉子相連接的傳動設備上。氣囊呈扁平的圓形，充滿氦氣，將其升高到4000米的高空，位于飛機的航線之外。繩索用高強度、低密度纖維如凱夫拉材料制成。在氣囊的邊緣按等邊三角形選三個點，在這三個點上安裝三個GPS定位接收裝置4，每個點安裝一個，用于獲取這些點在空間的位置和高度。運行控制系統(tǒng)接收到這些點的位置信息后，根據(jù)三點決定一個平面的原理，計算出氣囊平面在三維空間的位置和角度，再結合高空的風向，即可求出當前氣囊的迎風角度。在上述三個點上安裝三根分繩索2，并將其連接到固定氣囊的繩索3上，三根分繩索可以根據(jù)運行控制系統(tǒng)的指令，改變自身的長度。當需要調節(jié)氣囊的迎風角度時，運行控制系統(tǒng)首先計算出氣囊的當前角度以及氣囊的最終角度，然后統(tǒng)一調節(jié)三根分繩索的長度，改變氣囊的迎風角，直至達到指定角度。

高空發(fā)電機在工作時，根據(jù)當前的風力，運行控制系統(tǒng)首先計算出氣囊在空中最佳的發(fā)電階段運行軌跡和回收階段運行軌跡，使得發(fā)電階段生產(chǎn)的電力最多，而回收階段消耗的電力最少。然后，運行控制系統(tǒng)向分繩索發(fā)送控制信息，調節(jié)氣囊的迎風角，使其沿著選定的軌跡運動，拉動地面上的發(fā)電機發(fā)電。

當風力太大時，可以放出氣囊中的氦氣，收回氣囊，使其免遭損壞。

氣囊在高空中工作，還安裝了防雷擊設備以及防飛機撞擊的燈光告警設備。

還可以考慮在氣囊的表面安裝光伏電池，進一步提高發(fā)電能力。

下面是多臺發(fā)電機的實施例：

將多臺發(fā)電機錯峰運行，一部分發(fā)電機處在回收階段，另一部分正好處在發(fā)電階段。這樣交替發(fā)電，可以使整個機組的發(fā)電比較平穩(wěn)，減少電網(wǎng)的起伏波動。