[發(fā)明專利]高空風(fēng)力太陽能聯(lián)合發(fā)電機(jī)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810217733.5
• 申請(qǐng)日: 2008-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN101413489A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡世曦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 胡世曦
• 主分類號(hào): F03D9/00
• 分類號(hào): F03D9/00;F03D3/06;H02N6/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明公開一種風(fēng)力太陽能聯(lián)合發(fā)電裝置，特別是一種用于高空的風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電裝置，屬于新能源技術(shù)。

背景技術(shù)：

隨著人們對(duì)清潔能源越來越重視，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)逐漸成為了一個(gè)熱點(diǎn)。由于技術(shù)的限制，目前實(shí)際應(yīng)用的各種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組均采用固定在地面上的建設(shè)方式，一般，發(fā)電設(shè)備都佇立在地面上幾十米處，這里的風(fēng)速一般只有每秒5米，而且風(fēng)向多變。隨著海拔高度的增加，風(fēng)速會(huì)成倍增加，在幾千米的高空，風(fēng)速不僅可達(dá)到地面上的約十倍，同時(shí)風(fēng)向和風(fēng)速都很穩(wěn)定，是進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電的理想?yún)^(qū)域。太陽能發(fā)電也是新能源技術(shù)的一個(gè)熱點(diǎn)，目前，光伏發(fā)電站都是建設(shè)在地面上，由于受到云層、天氣和地形的影響和限制，所以效率比較低，而高空不受到這些不利因素的影響，陽光強(qiáng)烈，是光伏發(fā)電的理想?yún)^(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是公開一種利用高空風(fēng)力資源太陽能資源進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)，本發(fā)明包括可攜帶一定重物升空的氣囊，垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，遮風(fēng)體，拉繩，方向舵，光伏電池。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)安裝有起擋風(fēng)作用的遮風(fēng)體，另一側(cè)不安裝遮風(fēng)體，該遮風(fēng)體的作用是使風(fēng)輪上逆風(fēng)向運(yùn)動(dòng)的葉片受到遮擋，不受風(fēng)力的作用；而順風(fēng)向運(yùn)動(dòng)的葉片沒有受到遮擋，在氣流的作用下，帶動(dòng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)。所述遮風(fēng)體有較大的內(nèi)部空間，能容納氦氣或氦氣囊，遮風(fēng)體內(nèi)部還有用于保持遮風(fēng)體形狀的輕質(zhì)骨架，遮風(fēng)體的迎風(fēng)面是向下傾斜的，該迎風(fēng)面用于把氣流聚集到未受到遮擋的旋轉(zhuǎn)軸另一側(cè)的那部分風(fēng)輪葉片上，同時(shí)向下傾斜的迎風(fēng)面在風(fēng)力作用下，獲得向上的升力，可以將機(jī)組帶上高空，捕獲更強(qiáng)的氣流。

風(fēng)輪使用多個(gè)支點(diǎn)固定在支架上，風(fēng)輪葉片呈扁平狀，安裝在風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)軸上，葉片平面平行于旋轉(zhuǎn)軸。相鄰葉片之間有一定的夾角，在運(yùn)行時(shí)，不同葉片先后交替旋轉(zhuǎn)出遮風(fēng)體，錯(cuò)開了它們受氣流作用的時(shí)間，這樣，可以平穩(wěn)風(fēng)輪的整體受力。

遮風(fēng)體內(nèi)部充有氦氣或安裝有氦氣囊，無風(fēng)時(shí)，氣囊的浮力使機(jī)組浮在空中。

有風(fēng)時(shí)，遮風(fēng)體遮擋住逆風(fēng)向旋轉(zhuǎn)的葉片，使其不受風(fēng)力作用，而順風(fēng)向旋轉(zhuǎn)的部分葉片不被遮擋，受到氣流作用，于是風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)從而發(fā)電，所發(fā)的電力通過電纜傳回地面，整流后并入電網(wǎng)。遮風(fēng)體向下傾斜的迎風(fēng)面提供向上的升力，可以使機(jī)組升到更高處，捕獲更強(qiáng)勁的氣流，同時(shí)，遮風(fēng)體向下傾斜的迎風(fēng)面可以將氣流聚集到未受到遮擋的葉片上，提高了風(fēng)力的能量密度。拉繩將空中的機(jī)組系留在地面上，同時(shí)通過調(diào)節(jié)兩節(jié)拉繩的長(zhǎng)短，可以控制機(jī)組在空中的姿態(tài)，使遮風(fēng)體相對(duì)于風(fēng)輪的角度達(dá)到最佳，以獲得最好的遮風(fēng)和發(fā)電效果。遮風(fēng)體上還安裝有方向舵，該方向舵可以調(diào)節(jié)機(jī)組的迎風(fēng)角度，使其保持正面迎風(fēng)。

風(fēng)力過大時(shí)，通過拉繩將機(jī)組收回到地面上避風(fēng)。

在同一根繩索上的不同高度安裝多個(gè)機(jī)組，形成梯狀排列，能倍增發(fā)電量。

光伏電池安裝在遮風(fēng)體的上表面和側(cè)面，利用高空中強(qiáng)烈的太陽能發(fā)電，這樣，既可以進(jìn)一步提高發(fā)電能力，又可以與風(fēng)力發(fā)電形成互補(bǔ)，光伏電池采用重量輕的薄膜光伏電池。

由于采用垂直葉片，葉片的受力中心和旋轉(zhuǎn)軸的距離較近，所以葉片的受風(fēng)壓力小，葉片脫落、斷裂和飛出等問題得到了很好的解決。使用多個(gè)支點(diǎn)將旋轉(zhuǎn)軸固定于支架上，所以抗風(fēng)能力強(qiáng)。高空風(fēng)力太陽能發(fā)電發(fā)電設(shè)備比傳統(tǒng)的塔式風(fēng)力和太陽能發(fā)電設(shè)備便宜，發(fā)電量大，分?jǐn)偟矫慷入娚系某杀竞艿停加猛恋氐拿娣e很小，對(duì)地形地貌也沒有特別要求。

附圖說明

圖1是風(fēng)輪上葉片的安裝和排列方式示意圖。

1為旋轉(zhuǎn)軸，2、3為安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的相鄰葉片，葉片2和葉片3錯(cuò)開了一定角度。

圖2是高空風(fēng)力發(fā)電機(jī)的剖面示意圖。

實(shí)施方式

如圖2所示，風(fēng)輪5的旋轉(zhuǎn)軸8的上方安裝有遮風(fēng)體3，遮風(fēng)體3有輕質(zhì)骨架，以保持其外形，該遮風(fēng)體的側(cè)面與風(fēng)向平行，不受氣流作用，上下表面還同時(shí)平行于水平面，遮風(fēng)體的迎風(fēng)面2是向下傾斜的，迎風(fēng)面與上表面的夾角是銳角，與下表面的夾角是鈍角，其側(cè)視圖類似于下底小、上底寬的梯形。遮風(fēng)體的迎風(fēng)面2向下傾斜，可以將氣流聚集到風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)軸下面的葉片上，同時(shí)還可以獲得向上的升力。遮風(fēng)體內(nèi)部安裝很多獨(dú)立的氦氣囊4，氣囊把發(fā)電設(shè)備帶上幾千米高空，用輕質(zhì)高強(qiáng)度材料制成的繩索1將發(fā)電機(jī)組系留在地面。風(fēng)輪由三組葉片6構(gòu)成，相鄰葉片夾角為60°。機(jī)組上還安裝有方向舵7，可以保持機(jī)組正面迎風(fēng)。發(fā)電機(jī)9安裝在旋轉(zhuǎn)軸的兩端。風(fēng)向如圖所示，風(fēng)輪5旋轉(zhuǎn)軸上部的葉片被遮風(fēng)體3擋住，只有風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)軸下部的葉片受到氣流作用，因此風(fēng)輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)9發(fā)電，發(fā)出的電通過電纜傳輸回地面。