[發(fā)明專利]軸管環(huán)流式風(fēng)洞增壓風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010042761.5
• 申請(qǐng)日: 2010-01-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102128136A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施建勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 施建勇
• 主分類號(hào): F03D9/00
• 分類號(hào): F03D9/00;F03D1/00;F03D1/04;F03D1/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

[所屬技術(shù)領(lǐng)域]

本發(fā)明涉及一種風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，尤其是采用軸管環(huán)流式環(huán)形增壓風(fēng)洞，具有提高風(fēng)速、控制氣流、增強(qiáng)風(fēng)壓，利用采能葉輪獲得大規(guī)模風(fēng)能的風(fēng)力發(fā)電裝置。

[背景技術(shù)]

能源是人類生存發(fā)展的重要基礎(chǔ)資料。近百年來(lái)，隨著人類生活需求的不斷提高和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)能源的需求也越來(lái)越殷切。進(jìn)入二十一世紀(jì)，能源危機(jī)正在日益制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，傳統(tǒng)使用的化石能源日益匱乏，價(jià)格不斷攀升，成為引起世界經(jīng)濟(jì)動(dòng)蕩和影響和平的重要因素。而且，化石能源的大量使用，Co₂、So₂等溫室氣體大量排放，導(dǎo)致氣候變暖，生態(tài)變遷，危及人類生存環(huán)境。

為了解決日益嚴(yán)重的能源危機(jī)，緩解由于大量使用化石能源帶來(lái)的環(huán)境污染，長(zhǎng)期以來(lái)，世界各國(guó)紛紛投入巨資尋找開(kāi)發(fā)可再生能源。目前列入重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)的清潔能源有水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能、生物質(zhì)能等。

風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用已有很長(zhǎng)的歷史。近年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電作為可再生的清潔能源受到世界各國(guó)政府、能源界和環(huán)保界的高度重視。地球上風(fēng)力資源蘊(yùn)藏量大，清潔無(wú)污染，施工周期短，投資靈活，占地少，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

風(fēng)能利用在一些歐洲國(guó)家已初具規(guī)模，歐洲風(fēng)力發(fā)電設(shè)備生產(chǎn)也已進(jìn)入快速增長(zhǎng)時(shí)期。德國(guó)是發(fā)展和利用風(fēng)能較早的國(guó)家，自上世紀(jì)90年代以來(lái)，德國(guó)總共建立了6600座風(fēng)力電站。德國(guó)政府計(jì)劃，今后每年都將以30％的速度增長(zhǎng)，每年增長(zhǎng)的風(fēng)力發(fā)電量超過(guò)100萬(wàn)千瓦。丹麥靠近北海，是多風(fēng)之國(guó)，也是最早發(fā)展風(fēng)力發(fā)電站的國(guó)家。20多年來(lái)，丹麥在利用風(fēng)能方面一直處于領(lǐng)先地位。20世紀(jì)90年代以來(lái)，特別是近10年，丹麥風(fēng)力發(fā)電量的增長(zhǎng)率均在30％以上。除德國(guó)和丹麥外，荷蘭、瑞典、法國(guó)、挪威、芬蘭、意大利和西班牙等國(guó)家也出臺(tái)了5年、10年風(fēng)力發(fā)電普及計(jì)劃。

我國(guó)風(fēng)能資源豐富。據(jù)中國(guó)氣象科學(xué)研究院的初步測(cè)算，我國(guó)陸地10米高度處實(shí)際可開(kāi)發(fā)風(fēng)能儲(chǔ)量為2.53億千瓦，海上實(shí)際可開(kāi)發(fā)風(fēng)能儲(chǔ)量為7.5億千瓦，總計(jì)約10億千瓦，風(fēng)能利用潛力巨大。中國(guó)風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要在華北、西北和東北的草原、新疆、內(nèi)蒙和甘肅走廊、青藏高原以及東部、東南部的沿海地帶及附近島嶼上。且風(fēng)能資源豐富區(qū)每年風(fēng)速在3m/s以上的時(shí)間近4000小時(shí)，一些地區(qū)年平均風(fēng)速可達(dá)7m/s以上，具有很大的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。風(fēng)電項(xiàng)目通常要求年利用小時(shí)數(shù)高過(guò)2000小時(shí)，目前中國(guó)已經(jīng)建成的風(fēng)電場(chǎng)平均利用小時(shí)約2300小時(shí)，主要位于“三北”地區(qū)(西北、東北和華北)及東南沿海。我國(guó)并網(wǎng)風(fēng)電建設(shè)規(guī)模較大的省份為：新疆、內(nèi)蒙古、河北、廣東、遼寧、浙江、江蘇、寧夏、甘肅、福建等。

目前風(fēng)力發(fā)電的普遍方式是采用架空式三葉風(fēng)輪。輪軸通過(guò)變速裝置驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。單機(jī)發(fā)電功率普遍為2MW以下。國(guó)際上最大的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)為5MW。

本發(fā)明采用風(fēng)洞增壓原理，使自然界氣流在風(fēng)洞結(jié)構(gòu)裝置中加壓，聚集能量，經(jīng)適當(dāng)導(dǎo)流后到達(dá)采能風(fēng)輪，獲得大規(guī)模電能。

本發(fā)明采用的軸管環(huán)流式增壓風(fēng)洞，通過(guò)在風(fēng)洞內(nèi)安裝橄欖形的導(dǎo)流軸管，將氣流引向?qū)Я鬏S外側(cè)，在采能段作用于風(fēng)輪，通過(guò)提高力矩獲得大強(qiáng)度的扭力，有利于提高能效。

[發(fā)明內(nèi)容]

本發(fā)明內(nèi)容有風(fēng)洞裝置、采能葉輪、測(cè)速和調(diào)速裝置、動(dòng)力輸出裝置和安全減災(zāi)裝置構(gòu)成，按以下步驟說(shuō)明：

1.風(fēng)洞裝置

(1)風(fēng)洞外形：本裝置外形為圓柱形筒狀風(fēng)洞結(jié)構(gòu)或前端口徑逐漸收縮、后端口徑逐漸放大的啞鈴狀構(gòu)件。順置地面。入風(fēng)口朝向來(lái)風(fēng)方向。總長(zhǎng)度約為直徑的2-5倍。

(2)導(dǎo)流軸管：在風(fēng)洞內(nèi)的來(lái)風(fēng)方向，安裝橄欖形的導(dǎo)流軸。導(dǎo)流軸為可活動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸或不可轉(zhuǎn)動(dòng)的固定裝置。將來(lái)風(fēng)方向的氣流引向?qū)Я鬏S管外側(cè)，并逐漸加速，形成環(huán)形流場(chǎng)。

導(dǎo)流軸管前端為逐漸放大的錐體，頂角為15～60°。

導(dǎo)流軸管主體部分為圓柱體，直徑按需要設(shè)計(jì)，使風(fēng)洞收縮比為3∶1～10∶1。

導(dǎo)流軸管后端為與前端對(duì)稱的錐體。

(3)材質(zhì)：風(fēng)洞裝置采用鋼筋混凝土、鋼材或其他材料。可以按照不同分段的風(fēng)壓選取不同材料構(gòu)建。原則上應(yīng)采用堅(jiān)固、耐用、經(jīng)濟(jì)的材料。

2.導(dǎo)流裝置：為更好地控制氣流，減少湍流紊流，風(fēng)洞裝置內(nèi)需要安裝導(dǎo)流裝置。該裝置由導(dǎo)流板、導(dǎo)流槽或?qū)Я鞴軜?gòu)成，材質(zhì)為鋼材或其他硬質(zhì)材料。

3.風(fēng)壓調(diào)節(jié)裝置：為更好地獲得穩(wěn)定的風(fēng)能，避免災(zāi)害氣候?qū)ο到y(tǒng)設(shè)備的損害，風(fēng)洞裝置需要安裝風(fēng)壓調(diào)節(jié)裝置，通過(guò)改變氣道大小控制氣流流量。該設(shè)備為多層網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)，橫向或豎向?yàn)榫哂幸欢▽挾鹊陌逍尾牧希ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)重疊面控制氣流量。