CN102644552A - 集束风洞发电塔 - Google Patents

Abstract

集束风洞发电塔是一种风力发电装置，即以扩展静态受风面积形成挡风坝来引导自然风通过狭洞效应集束成垂向上升的风洞气流并经囱筒效应的作用使得上升气流的动能得以增速去驱动发电机转动的发电装置。集束风洞发电塔由发电塔座置在集束坝的斗筒端上其整体呈塔状形体。发电塔由透平轮、发电机、涡扇离心轮、机筒、自动调风阀等要件集成；集束坝由斗筒、囱筒、漂风板、集风墙等要件集成。摘要附图中：1是透平轮、2是发电机、3是涡扇离心轮、4是机筒、5是自动调风阀、6是斗筒、7是囱筒、8是漂风板、9是集风墙、10是支承筒、11是基础体。

Description

集束风洞发电塔

技术领域：

本发明涉及一种将自然风引导集束成垂向上升的风洞气流去驱动发电机转动的风力发电方法与装置。

背景技术：

太阳光照射到地球，由于地球的旋转和区域的差异使得地表受热不匀而形成了大气温差与压差的变动从而导致大气对流的自然现象称为风。自然常识告诉我们：风的时空分布比较复杂，近地面的风不仅受大气压差力和地转偏向力的支配，而且在很大程度上还受到地形和水域的影响，表现出多层次的分布，如：时间性的季风层次；地域性的海/陆风层次、山/谷风层次、焚风层次、热岛风层次；等等。风是恒久不断再生的物理作用能源，具有力学动力属性。自从人类掌握了发电机技术以来，对风电的能源开发就一直没有停止过。随着电力变换技术和电能储存技术的进步，风电的能源实用性才越来越得到进步。

凡在气流中能够接收到不对称力作用的物理构形，都可以将风力作用转换为机械功获得旋转。千百年来，人们一直沿袭着迎面直风效应作用的驱动方法，将风力作用转换为机械功旋转的构形创造出了水平轴和垂直轴二类经典的风车方式，而已经公知的各种将风力作用转换为机械功旋转的风车都可归属为这二类经典的派生。以迎面直风效应作用的驱动方法将风力作用转换为机械功旋转发电机的发电装置现在世界上已经运行着很多。但是，由于迎面直风效应作用的驱动，其原理上固有着对风力能效利用宽度较小的局限，使得风电的分布性和风电的运行率受到一定的桎梏。要想宽范围地利用到多层次的风系资源，从而获得广域的风电分布和宽围的风电特性，需要突破迎面直风效应作用的思路去发明新的风力发电装置。

发明内容：

本发明的目的是提供一种集束风洞效应作用去驱动发电机旋转的发电装置。即以扩展静态受风面积形成挡风坝来引导自然风通过狭洞效应集束成垂向上升的风洞气流并经囱筒效应的作用使得上升气流的动能得以增速去驱动发电机转动的集束风洞发电塔。

集束风洞发电塔的技术方案是：以透平轮、发电机、涡扇离心轮、机筒、自动调风阀等集成为发电塔；以斗筒、囱筒、漂风板、集风墙等集成为集束坝，集束坝可以对称也可以不对称。发电塔座置在集束坝的斗筒端上其整体呈塔状形体。

附图说明：

附图示意了本发明的基本集成要件和发电方法。

附图1是集束风洞发电塔的基本集成要件总图。其中：1是透平轮；2是发电机；3是涡扇离心轮；4是机筒；5是自动调风阀；6是斗筒；7是囱筒；8是漂风板；9是集风墙；10是支承筒；11是基础体。

附图2是附图1的N-N剖面。

附图3是附图1的M-M剖面。

集束风洞发电塔的发电方法是：任何量级从任何方向流经集束风洞发电塔的自然风都能进入集束坝被漂风板和集风墙引导成垂向气流往囱筒中上升。漂风板正面的曲弧短于背面的曲弧，流过漂风板长弧曲面和短弧曲面后汇集进囱筒的垂向上升气流的动能会被囱筒效应加速，被加速的集束风洞气流首先驱动涡扇离心轮后被离心作用导向机筒的内筒切口二次驱动透平轮，做完驱动作用后的乏气形成龙卷气旋漂去高空。发电机转子与涡扇离心轮和透平轮为同轴转动做功，转速输出信号自动调节发电机的励磁与自动调风阀的开度匹配。机筒的外筒直接构成高空安全罩。斗洞、漂风板、集风墙具有良好的太阳能吸收特性而间接构成开式太阳棚的作用额外助热囱筒热气效应。

集束风洞发电塔的发电装机容量和构造形式取决于集束坝的建造体量和布置地点。本发明集束风洞发电塔的构造形式包括：座筒形式的集束风洞发电塔是支承筒显露在基础体上的形式；座基形式的集束风洞发电塔是支承筒隐含在基础体中的形式。

实施方式：

集束风洞发电塔的实施是项目建造和发电运行。

项目建造：

对项目建造是根据地点风况制定相应的方案参数，选择构造形式的组合去具体做项目的工程设计和项目的施工建造以达到方案目标。

集束风洞发电塔的组塔形式选择包括：可以选择座筒形式的集束风洞发电塔、可以选择座基形式的集束风洞发电塔。

集束风洞发电塔的筒体结构形式包括：钢管或钢板建造的为钢构筒体、钢筋混凝土建造的为土建筒体。

集束风洞发电塔的集束坝结构形式包括：钢板与型钢建造的为钢构集束坝、钢筋混凝土建造的为土建集束坝。

发电运行：

集束风洞发电塔是一种以扩展静态受风面积形成挡风坝来引导自然风通过狭洞效应集束成垂向上升的风洞气流并经囱筒效应的作用使得上升气流的动能得以增速去驱动发电机的转动。由于集束风洞效应作用的驱动方法拓宽了对风力能效利用的层次和宽度，从而可改进风电的分布特性和风电的运行特性。集束风洞发电塔的垂向立体的塔状形体属性普遍适宜以分布电源方式可广泛建造运行在旷野大地、可广泛建造运行在山峰顶上、可广泛建造运行在都市高楼顶上。

集束风洞发电塔的运行所发出的电力可通过两级变换的方式实现稳定输出。第一级变换是：集束风洞发电塔发出的电力先由电力电子集成的交流/直流装置整流后以直流电力输到大电容缓冲池缓存为直流源；第二级变换是：从直流源通过电力电子集成的直流/交流装置逆变后以交流电力输出匹配给输配电。

现代制造技术和施工技术对实施本发明的集束风洞发电塔的工程建造并不困难；现代电力电子技术对实施本发明的集束风洞发电塔的电力变换并不困难；现代物联网技术和智能化技术也容易实现对广域分布的大机组群的集束风洞发电塔组网智能化的运行远动调控和管理远程监视。

Claims (3)

1. 集束风洞发电塔

   1.集束风洞发电塔，是一种风力发电装置，由发电塔和集束坝组合构成，发电塔由透平轮、发电机、涡扇离心轮、机筒、自动调风阀等要件集成，集束坝由斗筒、囱筒、漂风板、集风墙等要件集成，其特征是：发电塔座置在集束坝的斗筒端上其整体呈塔状形体。
2. 2.根据权利要求1所述的集束风洞发电塔，其特征是：座筒形式的集束风洞发电塔是支承筒显露在基础体上的形式。
3. 3.根据权利要求1所述的集束风洞发电塔，其特征是：座基形式的集束风洞发电塔是支承筒隐含在基础体中的形式。

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