[發明專利]垂直軸型環式風能機發電系統

無效

• 申請號: 201210532526.5
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN102943746A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 秦明慧
• 申請（專利權）人: 秦明慧
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D3/02;F03D3/06;F03D11/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 俞宗耀;俞昉

技術領域

本發明涉及風能發電技術，特別是涉及一種垂直軸型環式風能機發電系統的技術。

背景技術

中國具有豐富的風能資源，據中國氣象科學研究院的初步測算，中國陸地10m高度處可開發儲量為2.53億kw，海上可開發儲量為7.5億kw，總計約達10億kw，風能利用潛力巨大。隨著全球氣候變暖和能源危機，全世界各國都在加緊對風力的開發和利用，盡量減少二氧化碳等溫室氣體的排放，保護我們賴以生存的地球。

現代風能利用的主要方式是風力發電，風力發電的優越性在于：1）建造風力發電場的費用低廉，比水力發電廠、火力發電廠或核電站的建造費用低得多；2）風力是一種潔凈的自然能源，沒有煤電、油電與核電所伴生的環境污染問題；3）除常規保養外，沒有煤電、油電與核電所需的任何其他燃料消耗，運行成本低；4）風是一種可再生、無污染而且儲量巨大的能源。

風力發電的核心是風輪機，風輪機為風力聚能裝置，分為水平軸和垂直軸兩大組，目前使用的規模風力發電系統主要是水平軸式風力聚能裝置。但是水平軸式風能機必須迎風聚能，風能利用空間基本只能在地表以上100米上下的數十米空間，且不能提供連續穩定的電力輸出，單機裝機功率非常有限。比如丹麥現擁有風力發電機3000多座，但年發電僅100億度。據粗略估計，僅在這個層面上，近期可利用的風能總功率約為10～100億kw這個數值已經比全世界可以利用的水力資源大10倍。如果可以利用數千米高空范圍的風力，那么風能甚至可以直接提供給我們全世界使用的電力。2005年以來中國每年風電新增裝機容量連年翻番。其中，2005年裝機容量達126萬kw，至2008年底風電裝機容量已超過1000萬kw。據全球風能協會（GWRC）最新報告顯示：2010年，中國新增1890萬kw的風能容量，從而使總裝機容量達到4470萬kw。

自然界的風速、風向會隨海拔高度的不同而出現劇烈變化，大型垂直軸型風能機不存在迎風面問題，可同時聚集不同水平面上的不同風向的能量。但是現有的垂直軸式風能機，由于軸型支撐重量有限，從而導致葉片數量有限，且葉片長度也不能很長，因此聚能部分的建設高度較低，所能收集風能的范圍較小，也因此而同樣存在著聚能功率小、聚能效率低且電力輸出不穩定等問題。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種聚能功率大、聚能效率高且功率輸出穩定性高的垂直軸型環式風能機。

為了解決上述技術問題，本發明所提供的一種垂直軸型環式風能機發電系統，包括風力發電機組、垂直軸型環式風能機，所述垂直軸型環式風能機設有一底座內置液體的浮力凹槽，所述底座上設有一由浮力與滾輪或鋼球共同支撐的旋轉體，所述旋轉體經傳動部件連接風力發電機組，旋轉體的轉動軸線豎直，其特征在于：所述旋轉體上固定設置有聚能結構體，所述聚能結構體中環繞旋轉體的轉動軸線軸對稱設有多片弧形葉片，且各弧形葉片的聚能面均朝向順時針方向或均朝向逆時針方向：所述聚能結構體至少有一個，各聚能結構體由下至上依次層疊并剛性連接。

進一步的，每個聚能結構體中，各弧形葉片分成兩組，每組均有多片弧形葉片，其中一組為豎向葉片組，另一組為橫向或斜向葉片組，所述豎向葉片組中的各弧形葉片均豎直，且豎向葉片組中的各弧形葉片分成多個葉片陣列，各葉片陣列依序環繞旋轉體的轉動軸線軸對稱布設成圓環狀，所述豎向葉片組中的各弧形葉片分別通過橫向或斜向葉片組中的各弧形葉片相互剛性連接固定。

進一步的，所述弧形葉片的聚能面為平面或凹面，弧形葉片各表面中背向聚能面一側的表面是弧心軸線豎直的弧形凸面。

進一步的，每個弧形葉片聚能面上均設有多根加強肋。

進一步的，所述底座上設有浮力凹槽，所述旋轉體的底部有一向下凸出的浮托部，該浮托部活動置入底座上的浮力凹槽內。

進一步的，所述浮力凹槽內裝有液體，所述旋轉體底部的浮托部浸入浮力凹槽內的液體中。

進一步的，所述旋轉體底部的浮托部的縱向截面或呈凸出圓弧形，或呈梯形，或呈方形。

進一步的，所述底座上環繞旋轉體的轉動軸線軸對稱設有多個限位器，所述限位器的外緣呈圓形，旋轉體的外緣與各限位器動連接。

進一步的，所述底座上環繞旋轉體的轉動軸線軸對稱設有多個限位器，所述旋轉體呈圓環形，旋轉體或內緣與各限位器動連接，或外緣與各限位器動連接，或內、外緣與各限位器動連接。

進一步的，所述底座上環繞旋轉體的轉動軸線軸對稱設有多個平面支撐體，所述旋轉體的下表面與各平面滾動支撐體動連接。