CN101126373A - 高层建筑风力发电系统 - Google Patents

Abstract

高层建筑风力发电系统是一种以高层建筑为依托的风力发电系统，涉及新能源利用。整个系统的特征就是，利用一种新的风力发电设备，利用城市高大建筑增加和人口增加后热岛效应加剧，将风能转化为电能的发明。本发明与惯用的风力发电系统相比，主要是在理念上有所创新，它将以往风力发电，只能在风区的理念引入到城市；在设备上，主要是在发电机上有所创新，系统中的发电机采用了无机械传动，受风装置内设计有转速稳定器，外型更加符合空气动力学特性的，小型框架式风力发电机集群发电，这种框架式集群风力发电机组能根据用电量大小，场地不同，风源不同，风力大小不同，可以任意调配。

Description

高层建筑风力发电系统

技术领域

本系统属于利用取之不尽且洁净的能源——风力作为动力，利用城市高层建筑建立电场，进行风力发电的系统。

背景技术

众所周知，二十世纪七十年代后，世界能源日趋紧张，一方面化石燃料日益减少，价格越来越高，导致电费越来越贵；另一方面化石燃料燃烧带来的污染、热岛效应，给人类带来了难以预测的隐患，因此利用再生清洁能源——风能，成为世界各国研究开发的目标。

就目前的风力发电设备而言，还有许多难以克服的问题。比如设在风区的大型风力发电场为城市供电，就不可避免会有资金高额投入和输电过程中的电耗，电网建设过程中的设计、耗材、安装，电网维护中的人力消耗、物耗，以及电网对城市美观的影响，给城市发展改造带来的困难等。

众所周知，过去的城市都是低矮的建筑，在正常情况下空气在城市上方水平流动。近年来随着城区扩大，人口增多，工业化程度增高，热岛效应日益明显，加上整个城市高楼林立，这样一来，过去平缓的空气流动、冷热空气置换，在高大建筑物的阻碍下风场就产生了变化。本人在北京市进行了三年，十二个监测点一百二十次风源流向调查得知，在一般3米为一层的高层建筑，每提高四层，风力加大一级，也就是说一栋20层的高层建筑，顶层常年风力均在五级以上。今天我们每一个人都可以感觉到，整个城市的空气流动出现了变化，在高层建筑的顶部、高层建筑与高层建筑之间，环城公路，风力都大了许多，这就为风力的利用提供了契机，也为这次发明提供了契机。

能不能利用城市发展出现的风力资源，建立一个优化电力结构、保护生态环境、减少城市温室效应、节约能源、又不占用土地面积，建设周期短，装机简便灵活、美观大方，还能根据用电量大小，自由调配的风力发电系统，来代替各类大型电站，建立一个持久的、可再生的、洁净卫生的发电体系，为风力发电开辟一个新空间，开创城市发电的先河，是本发明的目的所在。

发明内容

此次发明的关键是开创风力发电的新理念，新思路，就是利用一种新的风力发电设备，利用城市高层建筑进行风力发电，开辟电力工业和环境保护新空间。

本产品解决其技术问题所用的技术方案是：

发明一种能根据用电量大小、场地大小、风力大小、风向不同，可以任意调节形状和电量的框架式集群风力发电机组发电，并与控制装置、监测装置、蓄能装置，组成风力——电力转换的高层建筑风力发电系统。

本发明的有益效果是：

高层建筑风力发电系统，改变了以往风力发电系统只能建在风区的状况；克服了以往风力发电设备体积大，占地面积大，消耗材料多，价格昂贵，其输电网络又有碍观瞻等诸多问题，专门设计了可以根据不同高层建筑物来设置，利用发电机集群发电。整个发电机组既拆卸方便又维修简单，制造时还可以按照用户需求，调配不同颜色，起到一种装饰效果。

高层建筑风力发电系统，适用性非常广泛，它可以给一个小区供电，也可以给城市电网供电，它给我国开辟了电力化的新途径，也给环境保护，节约能源创了一条新路子。该系统同样适用农业开发、南水北调、沙漠绿化、工矿企业等。

附图说明

图1、为高层建筑风力发电系统结构图。

图2(a)为安装在高层建筑顶部的框架式集群风力发电机组图例。

图2(b)为安装在高层建筑顶部的框架式集群风力发电机组图例。

图2(c)为安装在高层建筑两侧的框架式集群风力发电机组图例。

图2(d)为安装在高层建筑之间的框架式集群风力发电机组图例。

图2(e)为利用建筑设计师在高层建筑上专门设计的风洞，安装的框架式集群风力发电机组图例。

图3(a)(b)(c)为组合成不同形状的框架式集群风力发电机组图例。

图4(a)(b)为框架式多向风力发电机和框架式定向风力发电机直观图。

图5为转速稳定器原理图。

图中：1中心轴、2风叶、3容器、4支撑杆、5溶液、6通道。

具体实施方式：

下面结合附图对高层建筑风力发电系统作进一步说明。

从附图我们可以看出，高层建筑风力发电系统在组成上，和公知的风力发电系统各部分组成，区别在于风力发电机有所不同；区别在于风力发电机组有所不同，以往的风力发电系统有风力机、发电机、控制监测装置、蓄电池、塔架，而高层建筑风力发电系统组成部分，它利用了高层建筑的高度，因此省去了塔架；它的发电机以往发电机只有风叶、风杯、风斗没有外框，不能组合在一起，而框架式风力发电机可以任意组合，这样就解决了以往风力发电机占地面大的弊端；它的风力机和发电机是合而为一的，这样就没有了机械传动，因此也就没有了机械噪音，而且利用了两种小型框架式风力发电机(一种可以接收多向风源，一种可以接收定向风源)，这两种小型框架式风力发电机，能在不同场地条件下可以任意组合成一种大型的框架式集群风力发电机组。在这两种小型框架式风力发电机的受风装置内还安装了转速稳定器，它能使在不规律运转的风力发电机，匀速运转。

通过以上附图，我们可以知道高层建筑风力发电系统的新颖之处，一是开创了新理念；一是在风力发电机组上有所创新，它借助高层建筑的高度，利用小型框架式风力发电机组合成大型框架式集群风力发电机组；在小型框架式风力发电机的受风装置上又安装了转速稳定器。那么通过这个转速稳定器原理图，我们可以看到。在以中心轴水平转动的物体中，设计或安装一个对称的，有一定角度的均匀通道，通道的粗细、角度，依照转动物体的直径高低而定，但这个通道一定要能通过一个有一定重量的球体或一定量的液体，在通道两端分别设计一个容器，容纳球体或液体。这样一来，转动的物体在外力的作用下，转动快的时候，球体或液体在离心力增强的作用下，就会由内向外，由下向上运动；外力小的时候，球体或液体在离心力减弱的作用下，就会由外向内，由上向下运动，在球体或液体运动中，始终起着分解外力和聚合外力的作用。这样一来，转动的物体就自然而然地匀速运动了。

高层建筑集群风力发电系统，最主要是发明者在城市发展建设中，提出了一个新理念，从实施上与其它风力发电系统图原理上是相同的，不同之处主要是在风力发电机部分，该系统使用的是由小型框架式风力发电机，这个稳定器以中心轴1，在支撑杆4两边的风叶2内设计有容器3和通道6，容器3和通道6中装有溶液5，溶液5的流动使转速稳定。安装有组合成大型框架式集群风力发电机组，然后与安装好的控制装置、监测装置、蓄能装置，结合成平顺的风力动力转换成电力的风力发电系统，整个系统由发电系统的监测控制部分来决定各部分运行状况。

Claims (9)

1.一种高层建筑风力发电系统，其特征是：开创了利用高层建筑的高层，顶部和空闲部分，或高层建筑与高层建筑之间，安装的风力发电系统新理念；在风力发电机组上，利用小型框架式风力发电机组合成大型框架式集群风力发电机组；在小型框架式风力发电机的受风装置上又安装了转速稳定器；框架式集群风力发电机组与高层建筑及机组控制装置、机组监测装置、机组蓄能装置、用户，组成了高层建筑风力发电系统。

2.根据权利要求1所述的高层建筑风力发电系统，其特征是：用小型框架式风力发电机与同类产品相互组合，成为大型框架式集群风力发电机组，这个机组是高层建筑风力发电系统的发电部分，它与机组控制装置、机组监测装置、机组蓄能装置共同组成高层建筑风力发电系统。

3.根据权利要求2所述的高层建筑风力发电系统，其特征是：利用风力发电机外部框架，按照用户的需求或场地的大小，与同类发电机任意组合，成为不同形状的框架式集群风力发电机组。

4.根据权利要求2所述的高层建筑风力发电系统，，其特征是：框架的作用是固定发电机。

5.根据权利要求2所述的高层建筑风力发电系统，其特征是：采用转子和定子能够相反运转的发电机，代替风力发电机立轴或水平轴，并在发电机转子和定子出端分别安装一组风杯或风斗、风叶，受风力吹动后，受风装置相互逆转。

6.根据权利要求2所述的高层建筑风力发电系统，其特征是：在受风装置中设计了一种转速稳定器，这种转速稳定器能使风力发电设备在风力不稳定的情况下，不受风力的影响，使受风装置匀速运动，并能使不同数量的风力发电机，同步运动。

7.根据权利要求6所述的高层建筑风力发电系统，其特征是：在受风装置，即每个风杯或风斗、风叶里，都设计了一个相互对称，有一定角度，粗细均匀的通道，或是随风叶角度，形成里低外高的通道，通道的粗细、角度，依照风杯、风斗或风叶的大小而定，但一定要能通过一个有一定重量的球体或液体，在通道两端分别设计一个容器，容纳球体或液体。

8.根据权利要求1所述的高层建筑风力发电系统，其特征是：高层建筑风力发电系统可以单元供电，也可以为一个小区供电，或与原有电网并网供电。

9.根据权利要求1所述的高层建筑风力发电系统，其特征是：利用高层建筑的高度，高层建筑的空闲部分，或高层建筑与高层建筑之间，安置一定数量的框架式风力发电机，组合后进行集群发电的。

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