[發(fā)明專利]一種風(fēng)箏飛機(jī)融合構(gòu)型無人機(jī)發(fā)電系統(tǒng)及使用方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110494190.7
• 申請(qǐng)日: 2021-05-07
• 公開（公告）號(hào): CN113148160A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 藺笑顏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽迪智科技有限公司
• 主分類號(hào): B64C39/02
• 分類號(hào): B64C39/02;B64D27/24;G05D1/08;G05D1/10;F03D9/11;F03D9/32
• 代理公司: 沈陽一諾君科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 21266
• 代理人: 王建男

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，一種風(fēng)箏飛機(jī)融合構(gòu)型無人機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，包括無人機(jī)和地面協(xié)作控制系統(tǒng)，地面協(xié)作控制系統(tǒng)通過牽拉輸電線纜與無人機(jī)連接的控制組件連接，該地面協(xié)作控制系統(tǒng)用于控制無人機(jī)在飛行模式和懸停模式中切換；所述無人機(jī)在飛行模式時(shí)，所述電動(dòng)機(jī)組件作為動(dòng)力使無人機(jī)主動(dòng)飛行，直至無人機(jī)所在環(huán)境達(dá)到預(yù)期；所述無人機(jī)在懸停模式時(shí)，所述電動(dòng)機(jī)組件關(guān)閉并打開發(fā)電機(jī)組件，發(fā)電機(jī)組件通過牽拉輸電線纜將其產(chǎn)生的電能傳輸?shù)降孛鎱f(xié)作控制系統(tǒng)進(jìn)行儲(chǔ)存。該無人機(jī)發(fā)電系統(tǒng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化且控制低廉，限制高度并拓展空域，弱化地面實(shí)施功能且系統(tǒng)易拆裝可移動(dòng)使用。本發(fā)明還提出一種風(fēng)箏飛機(jī)融合構(gòu)型無人機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的使用方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種風(fēng)箏飛機(jī)融合構(gòu)型無人機(jī)發(fā)電系統(tǒng)及使用方法。

背景技術(shù)

風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。其蘊(yùn)量巨大，全球的風(fēng)能約為2.74×10⁹兆瓦，其中可利用的風(fēng)能為2×10⁷兆瓦，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。中國風(fēng)能儲(chǔ)量很大、分布面廣，僅陸地上的風(fēng)能儲(chǔ)量就有約2.53億千瓦。化石燃料發(fā)電成本將愈加昂貴，例如，有評(píng)估報(bào)告警告：如果澳大利亞不放棄使用化石燃料，到2020年，電價(jià)將達(dá)到現(xiàn)在的兩倍，到2050年將達(dá)3倍。其主要原因是：世界能源價(jià)格的持續(xù)上漲和碳交易制度下的碳許可排放的代價(jià)在上漲。

但是，風(fēng)電的成本卻隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)張而下降；并且，風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染，因此，風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮。通常的風(fēng)力發(fā)電原理是：利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再通過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前風(fēng)車技術(shù)3米/秒的微風(fēng)、便可以開始發(fā)電。

安裝在地面的、以塔樓為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)風(fēng)力渦輪機(jī)，是全球發(fā)電中一個(gè)很小的組成部分，但目前正在迅速地增長(zhǎng)。據(jù)政府支持下的國際性研究所REN21發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)營商2011年的總發(fā)電能力為238千兆瓦，相當(dāng)于十年前24千兆瓦總發(fā)電能力的十倍。另據(jù)美國能源部下屬能源信息署(EIA)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，全球范圍內(nèi)各種類型的發(fā)電方式的總發(fā)電能力大約為5000千兆瓦。

然而，基于塔樓式傳統(tǒng)風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，有較大的局限性：

a)由于風(fēng)力渦輪機(jī)必須盡量離地面高，因此，通常需要高達(dá)數(shù)十米的支桿來架設(shè)系統(tǒng)，因此，單個(gè)塔樓式渦輪機(jī)的生產(chǎn)成本就很高，并且受限于成本、其高度也存在極限，風(fēng)力發(fā)電的效率無法進(jìn)一步提升；

b)存在嚴(yán)重的地域限制和較大的季節(jié)差異，因此，風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)必須設(shè)置在風(fēng)力資源豐富的地域，但仍不能保證在所有季節(jié)中都提供風(fēng)力發(fā)電；

c)由于處于很大區(qū)域中的數(shù)十個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，需通過地下線纜連接成控制和電力傳輸網(wǎng)絡(luò)，因此，附加的成本也非常高。

顯然，在海拔高度較高的地方，風(fēng)力會(huì)變得更加強(qiáng)勁和持久，但建造一個(gè)100層樓高的渦輪機(jī)不符合成本效益。因此，工程師們正嘗試使用風(fēng)箏搭載發(fā)電機(jī)送往高空，提出一種新穎的風(fēng)力發(fā)電方式是：風(fēng)箏風(fēng)力發(fā)電。

風(fēng)箏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，與本發(fā)明提出的“一種風(fēng)箏飛機(jī)融合構(gòu)型無人機(jī)發(fā)電系統(tǒng)及系統(tǒng)”，均屬于區(qū)別于地面塔樓式風(fēng)電系統(tǒng)的、空中風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其基本工作原理是：

風(fēng)箏在風(fēng)力作用下，帶動(dòng)固定在地面的旋轉(zhuǎn)木馬式的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電能。風(fēng)箏發(fā)電的過程也是風(fēng)箏來回牽動(dòng)的過程。一開始，在強(qiáng)大風(fēng)力的帶動(dòng)下，伸展開的風(fēng)箏不斷上升，直到牽著它的繩索到頭，持續(xù)的時(shí)間為60秒左右；然后風(fēng)箏自動(dòng)收縮起來，不再招風(fēng)，卷揚(yáng)機(jī)開始倒轉(zhuǎn)，把風(fēng)箏拉下來。然后又是伸展、上升，如此往復(fù)不斷，由此產(chǎn)生源源不斷的電能。對(duì)于每個(gè)風(fēng)箏而言，轉(zhuǎn)盤都會(huì)放開一對(duì)高阻電纜，控制方向和角度。風(fēng)箏并非是常見的那種類型，而是類似于風(fēng)箏牽引沖浪的類型——重量輕、抵抗力超強(qiáng)、可升至2000米高空。