CN102801359A

CN102801359A - 一种基于压力的风力发电方法及装置

Info

Publication number: CN102801359A
Application number: CN2012103193717A
Authority: CN
Inventors: 李茂军
Original assignee: Changsha University of Science and Technology
Current assignee: Changsha University of Science and Technology
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2012-11-28

Abstract

本发明公开了一种基于压力的风力发电方法及装置，该方法包括步骤：获取发电面板上布设的压电材料的电能，其中，所述发电面板迎风设立；将所述多块压电材料产生的电能经过集中处理后输出符合负载供电需求的电能，以为负载供电。该装置包括：发电面板，其上布设有多块压电材料；集中处理电路，用于将所述多块压电材料产生的电能进行集中处理后输出符合负载供电需求的电能，以为负载供电；蓄电池，与所述集中处理电路并联，用于风力充足时储存多余的电能，风力不足时释放电能。本发明能大量应用于城市内或者风速达不到传统风力发电机风速要求的地带、能增加对自然风能的利用率、节约能源。

Description

一种基于压力的风力发电方法及装置

技术领域

本发明涉及风力发电领域，特别地，涉及一种基于压力的风力发电方法及装置。

背景技术

受石化能源日趋枯竭、能源供应紧张和环境保护等的驱动，全世界都很重视风能等可再生清洁能源的开发利用。风力发电是目前我国可供商业化、产业化投资的重要领域之一，国家在这方面在政策上给予了大力支持，为风力发电的产业化、市场化提供了良好条件。国务院电价改革方案中明确风电不参与市场竞争，电量由电网企业按政府定价或招标价格优先购买，电力市场成熟时由政府规定供电企业售电量中新能源和可再生能源的电量比例，建立专门的竞争性新能源和可再生能源市场；各地政府也纷纷出台鼓励风力发展的激励政策，在所得税等方面实行优惠；国家发改委办公厅于今年3月公布的“关于组织实施可再生能源和新能源高技术产业化专项的公告”中也明确指出风力发电是“可再生能源和新能源高技术产业化专项重点领域”。今年2月发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将“研究开发大型风力发电设备”列入能源领域的优先主题。去年还颁布了《可再生能源法》，进一步规范了再生能源的开发与利用。

传统风力发电是通过风机将风能转换成电能，风机属于旋转设备，运行中存在控制难度大、安全性低等不足。且传统风机必须在风速大于其切入风速时才能发电，当风速较低时风机不能正常工作。

发明内容

本发明目的在于提供一种能大量应用于城市内或者风速达不到传统风力发电机切入风速要求的地带、能增加对自然风能的利用率、节约能源的基于压力的风力发电方法及装置，以解决传统风机控制难度大、安全性低以及切入风速要求高的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于压力的风力发电方法，包括以下步骤：

获取发电面板上布设的压电材料的电能，其中，所述发电面板迎风设立；

将所述多块压电材料产生的电能经过集中处理后输出符合负载供电需求的电能，以为所述负载供电。

作为本发明的风力发电方法的进一步改进：

所述集中处理包括：将所述多块压电材料进行串联和/或并联后，将产生的电能进行整流稳压以及电压变换。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种基于压力的风力发电装置，包括：

发电面板，其上布设有多块压电材料；

集中处理电路，用于将所述多块压电材料产生的电能进行集中处理后输出符合负载供电需求的电能，以为所述负载供电；

蓄电池，与所述集中处理电路并联，用于风力充足时储存多余的电能，风力不足时释放电能。

作为本发明的风力发电装置的进一步改进：

所述发电面板包括立柱，所述多块压电材料为多个压电陶瓷片，所述多个压电陶瓷片装设于所述立柱上。

所述压电陶瓷片为矩形，所述多个压电陶瓷片均一端固设于所述立柱上，另一端向所述立柱外延伸。

所述发电面板包括网格状支架，所述多块压电材料为多个压电陶瓷片，所述多个压电陶瓷片布设在所述网格状支架的空格内。

所述压电陶瓷片为矩形，所述多个压电陶瓷片均一端固设于所述网格状支架的空格边缘，另一端向所述网格状支架的空格内延伸。

所述集中处理电路包括一条以上的电能处理支路，

所述电能处理支路包括：依次串联的压电材料串联支路、整流稳压模块和DC/DC变换器，所述压电材料串联支路将二个以上的压电材料产生的电能串联后输入所述整流稳压模块进行整流和稳压，然后输送给所述DC/DC变换器进行电压转换，形成与直流负载的额定电压匹配的直流支路；

所述一条以上的电能处理支路相互并联，以将所述直流支路的电能集中输出，形成符合直流负载供电需求的直流电能，以为直流负载供电。

所述多个压电材料产生的电能经所述集中处理电路处理后经逆变器变换为交流电能，再经变压器升压后输出，形成符合交流负载供电需求的交流电能，以为交流负载供电。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的基于压力的风力发电方法，让风吹到压电材料上，在风压作用下压电材料产生形变，在其表面出现异号极化电荷，从而产生电能，将多块压电材料产生的电能集中处理后输出给负载供电。对风速要求低，实现方便，能大量应用于城市内或者风速达不到传统风力发电机切入风速要求的地带，能增加对自然风能的利用率，节约能源。

2、本发明的基于压力的风力发电装置，采用布设有多块压电材料的发电面板结合集中处理电路可实现基于压力的风力发电，属于非旋转设备，控制容易、安全性好，可在风速较低时仍能产生电能。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明具体实施方式的电路原理示意图；

图2是本发明具体实施方式的串联支路的原理示意图；

图3是本发明优选实施例1的发电面板的组成结构示意图；

图4是图3的俯视结构示意图；

图5是本发明优选实施例2的发电面板的组成结构示意图；

图6是图3中的压电陶瓷片的安装结构示意图。

图例说明：

1、压电陶瓷片；2、立柱；3、网格状支架。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，本发明的基于压力的风力发电方法，包括以下步骤：

获取发电面板上布设的压电材料的电能，其中，发电面板迎风设立；

将多块压电材料产生的电能经过集中处理后输出符合负载供电需求的电能，以为负载供电。集中处理包括：将多块压电材料进行串联和/或并联后，将产生的电能进行整流稳压以及电压变换。

本发明的基于压力的风力发电方法，让风吹到压电材料上，在风压作用下压电材料产生形变，在其表面出现异号极化电荷，从而产生电能，将多块压电材料产生的电能集中处理后输出给负载供电。对风速要求低，实现方便，能大量应用于城市内或者风速达不到传统风力发电机切入风速要求的地带，能增加对自然风能的利用率，节约能源。

本发明的基于压力的风力发电装置，包括：

发电面板，其上布设有多块压电材料；

集中处理电路，用于将多块压电材料产生的电能进行集中处理后输出符合负载供电需求的电能，以为负载供电。

本发明的基于压力的风力发电装置，采用布设有多块压电材料的发电面板结合集中处理电路可实现基于压力的风力发电，属于非旋转设备，控制容易、安全性好，可在风速较低时仍能产生电能。

实际使用时，集中处理电路可采用如图1所示的结构：集中处理电路包括一条以上的电能处理支路。如图2所示，电能处理支路包括：依次串联的压电材料串联支路、整流稳压模块和DC/DC变换器，压电材料串联支路将二个以上的压电材料产生的电能串联集中后输入整流稳压模块进行整流和稳压，然后输送给DC/DC变换器进行电压转换，形成与直流负载的额定电压匹配的直流支路。一条以上的电能条处理支路相互并联，以将直流支路的电能集中输出，形成符合直流负载供电需求的直流电能，以为直流负载供电。

如需为交流负载供电，则将前述电路依次与逆变器和变压器串联后，实现将多个压电材料产生的电能经集中处理电路处理后，经逆变器变换为交流电能，再经变压器升压后输出，形成符合交流负载供电需求的交流电能，以为交流负载供电。

下面列举2种上述的基于压力的风力发电装置的发电面板的结构。

实施例1：

本实施例中，压电材料采用压电陶瓷片。如图3、图4所示，发电面板包括立柱以及装设于立柱上的多个压电陶瓷片。压电陶瓷片为矩形，多个压电陶瓷片均一端固设于立柱上，另一端向立柱外延伸。

实施例2：

本实施例中，压电材料也采用压电陶瓷片。如图5所示，发电面板包括网格状支架以及布设在网格状支架的空格内的压电陶瓷片。本实施例的网格状支架可装设在立柱上。如图6所示，压电陶瓷片为矩形，多个压电陶瓷片均一端固设于网格状支架的空格边缘，另一端向网格状支架的空格内延伸。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于压力的风力发电方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于压力的风力发电方法，其特征在于，所述集中处理包括：将所述多块压电材料进行串联和/或并联后，将产生的电能进行整流稳压以及电压变换。

3.一种基于压力的风力发电装置，其特征在于，包括：

发电面板，其上布设有多块压电材料；

4.根据权利要求3所述的基于压力的风力发电装置，其特征在于，所述发电面板包括立柱，所述多块压电材料为多个压电陶瓷片，所述多个压电陶瓷片装设于所述立柱上。

5.根据权利要求4所述的基于压力的风力发电装置，其特征在于，所述压电陶瓷片为矩形，所述多个压电陶瓷片均一端固设于所述立柱上，另一端向所述立柱外延伸。

6.根据权利要求3所述的基于压力的风力发电装置，其特征在于，所述发电面板包括网格状支架，所述多块压电材料为多个压电陶瓷片，所述多个压电陶瓷片布设在所述网格状支架的空格内。

7.根据权利要求6所述的基于压力的风力发电装置，其特征在于，所述压电陶瓷片为矩形，所述多个压电陶瓷片均一端固设于所述网格状支架的空格边缘，另一端向所述网格状支架的空格内延伸。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的基于压力的风力发电装置，其特征在于，所述集中处理电路包括一条以上的电能处理支路，

9.根据权利要求8所述的基于压力的风力发电装置，其特征在于，所述多个压电材料产生的电能经所述集中处理电路处理后经逆变器变换为交流电能，再经变压器升压后输出，形成符合交流负载供电需求的交流电能，以为交流负载供电。