CN103503270A - 自然能源收集和分配的方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传输和分配电力的系统和方法，其中输电塔配置包括用于将风力或太阳能转换为电力的自然发电装置。所述自然发电装置作为电源电性连接到至少一条或多条与输电塔连接的输电线，以将经转换的电力供给配电网。风力涡轮机和/或太阳能电池板可作为所述自然发电装置的实施方式。

Description

自然能源收集和分配的方法、系统及设备

相关申请交叉引用

本申请根据35USC§119（e），要求于2011年3月1日提交的美国临时专利申请61/447,979的优先权，其全部内容通过引用方式并入本文。

【01a】本申请为于2011年6月10日提交的美国专利申请号13/157,689的部分继续申请。

技术领域

本发明涉及由自然能源生成的电力的收集和分配，更特别地，涉及一种适于转换和传输由一个或多个自然能源所生成的电力的输电网，该自然能源在上述输电网中连接在输电塔上，其中该输电网可为任何类型的输电网，可传输电力或电传导信号，例如电力网、电话网或其他通信网。

背景技术

如今，在加拿大和美国乃至整个世界有大量的风电场，每个风电场都有大量的风力涡轮机，这些风力涡轮机设置在开阔场地的大块区域上。现有的风电场需要使用位于保护罩内的地下电缆，以将来自每个风力涡轮机的电力传输到等候区域或设施。所生成的电力从该设施被传输到电网以立即使用。然而，与这种风电场的建造和操作相关的成本可能非常高，从而导致某些城镇/市政当局基于他们的项目成本而拒绝所提议的风电场。

此外，在有些位置内的集中风电场没有有效地利用盛行的风能。如果风不在风电场区域吹，或如果仅在某些季节吹，那么这种风电场在提供即时风力发电方面效率低下。

此外，对土地重新分区以容许风电场对于风电提供者来说是一直存在的难题，例如风电场引起的噪声和美观方面的关注。

其他类型的电力公司利用塔状结构的网络，有时被称为“水塔”和“电塔”（取决于在哪个国家），其由高架电线连接以从源站（如水电或核电站）向配电网（其在整个居民区域分配）供电。此外，电信公司利用通过电线或高架的电缆连接的杆网以大范围地传输或分配电传导信号（声音和/或数据）。这些塔状结构和电杆可统称为“输电塔”用于该说明书和相应的权利要求。

这种输电塔在许多国家广泛分布，而且已经具有与其相关的通行权。因此，将是有利的，如果这种输电塔也可用于收集和分配源自自然能源的电力，如风力和/或太阳能。此外，因为这些输电塔广泛分布，所以无论何时或何地吹风，都可产生恒定的功率。

发明内容

本发明的各种实施例涉及一种电力传输和分配系统，包括支撑一条或多条为配电网供电的输电线的输电塔，以及用于将风力或太阳能转换成电力的自然发电装置。在这种系统中，自然发电装置作为供电源，电性连接到至少一条或多条输电线，以将经转换的电力供给到配电网。

根据本发明的一个实施例，所述自然发电装置为风力涡轮机。

在本发明的进一步实施例中，这种风力涡轮机可安装在输电塔上延伸出的支柱的一端上。因此，第一支撑板可安装在输电塔上，位于输电塔顶部，第二支撑板可低于第一支撑板一定距离安装在输电塔上，并且上述支柱可安装在输电塔上并垂直地延伸穿过在第一和第二支撑板内各自的孔。

此外，上述支柱可固定到地面。可选地，支撑管不必始终向下达到地面上，但要从风力涡轮机向下延伸足够的距离用于为风力涡轮机提供必要的支撑。

同时，在本发明的进一步实施例中，可设置内管，该内管经由支柱内部从风力涡轮机的发电机向下延伸。该内管可容纳一条或多条连接到发电机的绝缘线。这些绝缘线可向下通过内管延伸到输电塔上的绝缘支撑部，其连接一条或多条电线。这可提供一个途径，发电机所产生的电力由此可被传输到一条或多条的输电线用于进一步传输。例如，所述一条或多条电线可在塔与塔之间连接以将自然能源转换的电力传输到配电网。

虽然上述实施例涉及一种作为自然发电装置的风力涡轮机，根据另一种示例性实施例，所述自然发电装置可为安装在输电塔上的太阳能电池板。在另一替代示例性实施例中，风力涡轮机和太阳能电池板可安装在同一输电塔上（或在同一输电网的不同塔上）。

无论风力涡轮机、太阳能电池板还是两者都安装在输电塔上，本发明系统可进一步改进。例如，电池可安装在输电塔内或接近于输电塔。例如，电池可设置在输电塔内或接近输电塔从而为安装在其上的自然发电装置供电，也可能为安装在其他塔上的其它自然发电装置供电。然而，这种电池可具有另一（或额外的）存储功能，例如储存在非高峰时期由自然发电装置转换的电力。

至于另一实施例，安装在输电网塔上的各种自然发电装置可由计算机系统选择性地和单独地控制。同时，摄像头可被安装在除了自然发电装置的输电塔上，以将自然发电装置的图像传输到计算机系统用于监视。

如上所述，用作蓄电装置的电池可安装在输电塔上或附近。然而，也能在配电网内的现有设施例如变电站上安装蓄电装置以存储由自然发电装置转换的电力，例如在非高峰时期转换的电力。

本发明的另一示例性实施例涉及一种获取和分配使用上述系统从自然能源转换的电力的方法。此外，根据这种方法，所述自然发电装置可沿着输电网间隔性地分布，例如，在每第N个塔上有一个（N>1）。

上述发明内容仅是说明性的并不以任何方式限制本发明。从以下的详细描述中，本发明的其他方面和特征将变得清晰。该发明内容并不旨在确定本发明权利要求的主要或基本特征，也不旨在用作帮助确定本发明权利要求的范围。

附图说明

当结合如下所述的附图观察时，从本说明书和权利要求中，本发明的各种特征将更加清晰。

图1A-1D示出了不同类型的输电塔，其上可安装根据示例性实施例的自然发电装置；

图2示出了可实施本发明的示例性实施例的电网，其包括输电网和配电网；

图3A-3C示出了风力涡轮机和/或太阳能电池板可作为自然发电装置安装在输电塔上的示例性实施例；

图4A-4E示出了根据示例性实施例可用于输电塔上支撑风力涡轮机的各种元件；

图5A和5B示出了自然发电装置由安装在输电塔上的电池驱动的示例性实施例；

图6示出了根据示例性实施例用于在塔上控制自然发电装置的视频监视和控制系统；

图7A-7B示出了蓄电装置可用于储存由自然发电装置所产生的电力的示例性实施例；以及

图8示出了自然发电装置间隔性地安装在输电塔之间的示例性实施例。

具体实施方式

在以下的详细描述中，参考附图。在图中，类似的附图标记将用于表示类似的组件。该详细描述，以及附图，旨在通过详细的实施例示出本发明的各个方面和特征。然而，这种实施例并不旨在限制，并且本发明包括本领域普通技术人员可预期的本文所述实施例的任一和所有变型。

本发明公开的方案特别地说明了一种输电网的输电塔，该输电塔可用于将自然能源（如，风能或太阳能）转换成电力，并将转换的电力经由输电网传输到配电网。特别地，这种输电塔适合于物理上支撑，或者连接到一种实施自然能源到电力的实际转换的自然发电装置。这种自然发电装置包括风力涡轮机和太阳能电池板。

该输电塔可为电力公司所使用的现有类型的结构以高架传输电力（如，水电塔或输电塔）。然而，输电塔也可为由另一类型的公用设施如电信公司所使用的结构。例如，符合本发明原理的电话线杆可被使用。

以下结合具体示例描述本发明的各个方面和实施例，其中输电塔对应于电力公司所使用的类型以传输电力。然而，应该理解的是，这种方面和实施例进一步适用（或可被修改以适用）于其他类型的输电塔，如电话线杆或其他类型的电线杆。

图1A-1D示出了不同类型的输电塔10的示例，其上可安装有根据本发明的示例性实施例的自然发电装置。例如，图1A和1D的输电塔10的框架相对直地从顶部向下延伸一定距离，然后逐渐地扩张到地面以形成塔10的稳定性。然而，在其他类型的塔10中，框架可能如图1B和1C所示从顶部逐渐地扩张。

应注意的是，图1A-1D并不旨在描述可与本发明结合使用的所有类型的输电塔10。对本领域的普通技术人员来说显而易见的是，目前使用的许多其他类型的输电塔，以及这种塔的明显变型，可与本发明结合使用。

此外，在图1A-1D示出的每种类型的输电塔可在图2所示出的电网中实施。如图2所示，电网100包括输电网200和配电网300。输电网200包括传输网络20，即输电塔10的网络。在该传输网络20中，电线在塔与塔之间连接以将发电厂22产生的电力传输到配电网300。如图2所示，由发电厂22产生的电力可逐步升压到更高的电平用于在传输网络20中经由塔10传输。发电厂22可为包括但不限于水力发电厂、核电站、燃煤电厂等的众多不同类型电厂中的任一种。

除了传输发电厂22所产生电力的电线之外，传输网络20可包括一条或多条的电线以用于传输从根据本发明的示例性实施例的自然能源（如，风能或太阳能）所转换的电力。以下将结合其他附图更详细地描述用于收集这种电力和将其传递到上述电线的方法和设备。

再次参考图2，变电站24接收来自传输网络20的电力，并将电力传递到电线杆（未示出）或在配电网300内的地下配电系统（未示出）。变电站24的功能之一是将电力逐级降低到配电网300的适当水平。变电站24可经改造后以提供根据本发明一个实施例的额外功能，以下结合附图更详细地描述。

在图2的配电网300中，电力可被分配到工业用户32（如，工厂），住宅网络38和/或其他类型的用户，电压水平可根据需要逐级升压。同样，配电网300可具有额外电源以补充被分配的电力，如当地发电厂30，风电场34以及太阳能发电场36。

如上所述，本发明的示例性实施例涉及一种输电塔10，这种输电塔包括连接其上的自然发电装置，以收集来自自然能源（如，风能或太阳能发电）的电力。图3A-3C示出了风力涡轮机和/或太阳能电池板作为自然发电装置被安装在输电塔10的具体示例性实施例。

例如，根据图3所示的一个示例性实施例，风力涡轮机40被安装在输电塔10的顶部。尽管在图3A（以及其他附图）中使用风力涡轮机40的简化表示，但是它包括将风能转换成电力所需的包括叶片（风力叶片）、转子、发电机和外壳等所有组成部件。

图3B示出了太阳能电池板50可安装在输电塔10的侧面上的另一示例性实施例。此外，图3C示出了风力涡轮机40和太阳能电池板可安装在同一输电塔10上的另一示例性实施例。

应注意的是，图3A-3C分别示出的所有三个实施例甚至可在电网100的同一传输网络20中实施。例如，沿传输网络20内的每个支线的每第N个输电塔10可适于包括风力涡轮机40，而太阳能电池板50可安装在沿相同支线的每第Ｍ个输电塔10上（M和N为大于1的不同整数）。或者，特定传输网络20内的输电塔10可以适于根据图3A-3C示出的实施例之一，并且这种塔10可以或不必分散在不具有自然发电装置的其他输电塔10中。

此外，在图3A-3C所示出的每个实施例中，根据特定需求和可用性规定，可使用各种现有类型的风力涡轮机40和/或太阳能电池板50的任何类型。类型的选定可由被使用的输电塔10的特征（例如，强度和尺寸）决定。例如对于风力涡轮机40来说，自然地优选类型为能够产生最大量电力的发电机类型，但也要能安全地安装于输电塔10的顶部。

对这种风力涡轮机40和/或太阳能电池板50的改造可能是必要的以将其连接到输电塔10上。本领域普通技术人员将易于设计一种此类改造的实施方式。

应注意的是，图3A-3C的实施例示出了在具有方形顶部的输电塔10上的实施情形，类似于图1A和1D所示的塔的类型。然而，也可以使用逐渐从顶部扩张的输电塔10，如图1B和1C所示。此外，可对输电塔10进行改造以使其更适合支撑自然发电装置（如，风力涡轮机40和/或太阳能电池板50）。例如，某些类型的塔10（如图1C所示的）可能有装饰性金属饰件，其应该在安装风力涡轮机40之前被去除。对输电塔10的任何为使其适合本发明的示例性实施例的必要或可取的改造也在本领域普通技术人员的技能水平之内。

接下来，将描述风力涡轮机40被安装在输电塔10（如图3A和3C所示）的实施例。图4A-4D示出了根据示例性实施例可用于在输电塔10上支撑风力涡轮机40的各种元件。应注意的是，图4A-4D被提供以明确地示出本发明的各种原理。因此，附图并不旨在精确地反映其中所示出组件的相对大小、厚度和其他尺寸。对本领域的普通技术人员来说，无需过多的实验，根据被使用的特定输电塔10和风力涡轮机40的需要，如何确定这些元件的相对大小和尺寸以及其他适当的参数是显而易见的。

应注意的是，图4A示出了风力涡轮机40的发电机40B位于基体上，在风力叶片40A和转子下面的具体实施例。然而，这仅为风力涡轮机40结构的一个示例。例如，风力涡轮机40可选地配置为在容纳风力叶片40和转子的头部单元中结合发电机40B，如图4E所示。下面将结合图4A的结构描述各种示例性实施例，但是这种实施例可经改造以装配图4E的替代结构或风力涡轮机40的任何其他结构或类型。

如图4A所示，可设置支柱60以及支撑板70A和70B以支撑风力涡轮机40及其元件包括风力叶片40A和发电机40B。特别地，风轮涡轮机40可安装在支柱60的顶部，其在塔10的顶部10T上延伸。该支柱60可包括金属（或类似强度/特性的其他材料）制成的管道或其他中空结构。该支柱60由依次安装到输电塔10的框架的支撑板70A和70B支撑。如图4所示，支撑板70A可安装在输电塔10的顶部10T上，而另一支撑板70B低于支撑板70A一定距离（如，10英尺）安装。

根据一个示例性实施例，支柱60可沿其整个长度保持相同直径或宽度，因此不同于传统的随着接近地面而拓宽的电线杆需要在风电场支撑风力涡轮机。

支撑板70A、70B也可由金属或类似强度/特性的其他材料制成，以为支柱60提供足够支撑。图4C示出了支撑板70A、70B的平面视图和侧视图。如该图所示，每个支撑板70A、70B可包括支柱60可插入其中的孔72。此外，图4C示出了每个支撑板70A，70B可包括接头74，该接头包括用于螺栓连接（或安装）板70A、70B到输电塔10的框架的孔。同时，每个支撑板70A、70B也可包括在孔72的边缘处的接头76，这种接头76同样具有用于螺栓连接（或安装）板70A、70B到支柱60上的孔。

在一个示例性实施例中，一条或多条绝缘线80可从风力涡轮机40的发电机40B向下通过支柱60的内部，连接到绝缘支撑部10B上的各自终端90。根据图4B所示的一个示例性实施例，另一管65（以下称为“发电机管”）可连接或安装到发电机40B，并插入支柱60的内部。例如，如果管用作支柱60，发电机管65将为更小直径的管。

图4B示出了支柱60、支撑板70A和70B以及发电机管65的剖面。如图4B所示，每条绝缘线80可沿着发电机管65的长度向下延伸，以将发电机40B所产生的电力传输到相应终端90。反过来，终端90可电性连接到输电塔10到输电塔10之间连接的电线（未示出）。作为具体的非限制性示例，发电机管65可具有8.5米的长度和25.4厘米的直径。

一个示例性实施例（如图4A所示）示出了支柱60在到达地面之前从风力涡轮机40向下延伸一定距离。具体地，在该实施例中，支柱60的长度可能仅提供必要的支撑，其取决于所使用的风力涡轮机40的重量和尺寸（这对于本领域的普通技术人员是容易确定的）。在具体的非限制性示例中，例如，风力涡轮机40可包括三个风力叶片40，每个叶片具有2米或更长的长度。同样，可根据不同的设计考虑选择风力涡轮机40的颜色。例如，风力涡轮机40可为白色以便从空中容易地看到，例如由直升机飞行员等。另一方面，如果风力涡轮机40设置在靠近居民区的输电塔10上，可为深色（如，黑色）以使其对附近的美观破坏更少。

然而，在另一示例性实施例中，支柱60可一直向下延伸并固定在地面，如图4D所示。该替代实施例提供了使用具有更大风力叶片40A和更高功率的发电机40B的类型的风力涡轮机40的可能性。在该替代实施例中，支撑板70A和70B的位置可根据需要确定以提供足够支撑。而且，支柱60可具有靠近绝缘支撑部10B的孔或开口，以允许一条或多条绝缘线80从支柱60穿出到各自的终端90。

此外，尽管图4A-4D所示的示例性实施例将风力涡轮机40作为自然发电装置安装在输电塔10的顶部10L上，然而这并不需要总是如此。风力涡轮机40可安装在能够实现供电操作的输电塔10的其他位置。

如以上结合图3C所述，根据具体的示例性实施例，输电塔10可包括太阳能电池板50作为除了风力涡轮机40之外的自然发电装置。因此，可能改造图4A或4D的输电塔10以进一步适应这种太阳能电池板50，例如安装在塔10的侧面上。例如，在连接到相应终端90以经由电线在传输网络20内的塔10到塔10之间传输之前，沿发电机管65向下延伸的绝缘线80可改造为连接太阳能电池板的电力输出。当然，对于太阳能产生的电力不必使用与风力发电的电力相同的电线从输电塔10传输；相反，可使用不同的电线。

然而，如以上结合图3B所述，本发明的另一可能实施例是放弃风力涡轮机40，相反在输电塔10上安装太阳能电池板50作为唯一的自然发电装置。在这种实施例中，电力可从太阳能电池板50传递到绝缘支撑部上，并从输电塔10经由连接到这种支撑部的电线而传输，在看到本发明具体实施例的基础上，本领域技术人员易于想到采用这种方式。

不管风力涡轮机40、太阳能电池板50，还是两者都作为自然发电装置安装在输电塔10上，根据本发明的进一步实施例，输电塔10上可安装电池，以为这种自然发电装置供电。图5A和5B示出了自然发电装置由安装在输电塔10上的电池驱动的示例性实施例。用于示例的目的，这些附图示出了简化了的一系列输电塔10，其中每个输电塔都包括作为自然发电装置的风力涡轮机40和太阳能电池板50。

如图5A所示，电池500可以安装在每个输电塔10上，以为风力涡轮机40和/或太阳能装置50供电。这种电池500可具有存储电力的可选（或额外）功能，例如，存储由风力涡轮机40和/或太阳能装置50在非高峰时期转换的电力。因此，绝缘线80可从电池500连接到风力涡轮机40和/或太阳能装置50。例如，该线80可包括从风力涡轮机40向下连接的上述绝缘线80之一。相同的绝缘线80可将电池500连接到如图5A所示的风力涡轮机40和太阳能装置50，或可选地单独的绝缘线80可从电池500分别连接到风力涡轮机40和太阳能电池板50。

作为图5A结构的替代方案，图5B示出了电池500安装在沿着传输网络20的每个支线的每第N个输电塔10（N为大于1的整数）上的另一示例性实施例。图5B示出了具体的示例，电池500沿着该路径安装在每第二个输电塔10（即，N=2）。然而，在图5B中来自每个电池500的电力也可起到为没有电池500的其他输电塔10上的风力涡轮机40和/或太阳能电池板50供电（或储存来自其的电力）的作用。

应注意的是，图5A和5B中所描述的电池500为安装在各自输电塔10的基体。然而，也可选用其他位置安装。例如，电池500可安装在输电塔10上的某处，如，靠近被供电的自然发电装置。此外，可以在特定输电塔10上固定或安装多个电池500。例如，可安装独立的电池500以分别为安装在输电塔10上的风力涡轮机40和太阳能板供电。

根据进一步的示例性实施例，设置集中控制系统，以控制在每个输电塔10上的自然发电装置。例如，该控制系统可包括在不同输电塔10上的摄像头，以对安装在这种输电塔上的自然发电装置进行视频监视。图6示出了用于控制在输电塔10上的自然发电装置的维护操作的视频监视和控制系统。

图6示出了具体示例，集中控制系统用于控制安装在各种输电塔10顶部的风力涡轮机40。在该图中，远程控制和监视单元600设置在每个输电塔10上，在相应的风力涡轮机40上或接近相应的风力涡轮机40。该远程控制和监视单元600可包括用于与中央控制装置610通信的通信设备。这种通信设备可用于传输视频图像到中央控制装置610，同样也从中央控制装置610接收控制数据或指令。尽管图6示出了该远程控制和监视单元600与中央控制装置610无线通信，但是也可以采用有线通信。

此外，图6的远程控制和监视单元600可包括摄像头，其定位以采集风力涡轮机40的视频图像，经由上述通信设备传输到中央控制装置610。还包括用于控制风力涡轮机40的各个方面的必要组件。例如，如果风力涡轮机40支持风力叶片40A的可变速度，该远程控制和视频监视单元600可配置为能够控制风力叶片速度。作为另一个示例，如果风力涡轮机40的发电机40B能产生不同类型的电力输出，该远程控制和视频监视单元600可配置为能够控制产生哪一类型的输出。此外，可为该远程控制和监视单元600配备传感器或数据收集设备用于采集关于风力涡轮机40的当前状态数据和/或其环境（当前天气等）。这些额外数据还可与图像一起传输到中央控制装置600。

再次参考图6，在风力涡轮机40的视频图像从远程控制和视频监视单元600传输到中央控制装置610，它们可由计算机系统620处理。该计算机系统620可包括一个或多个通用计算机，其经过编程以分析由远程控制和监视单元600传递的风力涡轮机40的图像（连同任何其他数据），并根据任何适当的控制算法生成控制风力涡轮机40及其发电机40B的指令。也可以由用户操纵计算机系统620以监视图像并输入适当的控制指令。

尽管图6示出了具体的示例，其中远程控制和视频监视单元600用于控制风力涡轮机40的操作或维护，显而易见的是，这种单元600可通过上述类似方式重新配置，以控制太阳能电池板50（在图6中未示出）。例如，可将远程控制和视频监视单元600安装在输电塔10的适当位置，以采集太阳能电池板50的视频用于传输到中央控制装置610。进一步地，这种远程控制和视频监视单元600可包括响应于由计算机系统620发出的控制指令而适于控制太阳能电池板50的各种操作方面（如，所产生的电气输出的类型）的设备。

此外，输电塔10可包括电池500（如上结合图5A和5B所述）以为该远程控制和视频监视单元600供电。可选地，远程控制和视频监视单元600也可由自然发电装置或连接到输电塔10的电线之一供电。

根据本发明的另一个示例性实施例，可设置蓄电装置以存储由安装在输电塔10上的自然发电装置所产生的电力。例如，这种蓄电装置可配置用于存储自然发电装置在电力需求处于非高峰时期产生的电力。

图7A和7B示出了示例性实施例，其中蓄电装置700可安装在输电塔10以储存由自然发电装置产生的电力。根据这些实施例，每个蓄电装置700可为目前处于商业使用以存储风能或太阳能（如，在风电场和太阳能场）的各种类型存储设备之一。例如，蓄电装置700可为如上结合图5A和5B所述的电池500。然而，如本领域普通技术人员能够想到的，其他类型的能量存储设备也可设计和制造用作蓄电装置700。

如图7A所示，在一个示例性实施例中，蓄电装置700可安装在传输网络20内的一系列输电塔10的每个上。一条或多条绝缘线80传递由风力涡轮机40和/或太阳能电池板50所产生的电力，这些绝缘线连接到蓄电装置700。这样，由风力涡轮机40和/或太阳能50所产生的过量能量可传递到并存储在蓄电装置700内，例如在非高峰时期。该蓄电装置700可安装在每个输电塔10的基体的地面（或靠近位置）。

然而，图7B示出了另一示例性实施例，其中蓄电装置700安装在每第N个输电塔10（其中N为大于1的整数）。根据该实施例，每个蓄电装置700可配置用于存储通过安装在其中的自然发电装置由N个输电塔所产生的过量电流。

图7B示出了具体的示例，其中N=2，即其中蓄电装置700安装在沿传输网络20的每个支线内的每第二个输电塔10上。然而，可进一步减少安装在输电网络20内的蓄电装置700的数量，例如，每十个输电塔10一个蓄电装置700。因此，向下连接到蓄电装置700的绝缘线80也可电性连接到传输来自其他输电塔10的自然能源电力的一条或多条电线。

然而，作为对图7A和7B的示例性实施例的另一替代，蓄电装置700不必安装在传输网络20内的任一输电塔10上。相反，可在电网100内的中心位置设置蓄电装置700。再次参考图2，例如，变电站24设置用于接收由输电网200传输的电力，并将其转移到配电网300。这种变电站24通常包括大型装置，并可适于进一步容纳足够容量的蓄电装置700以在非高峰时期储存电力，该电力为由在输电塔10内的风力涡轮机40和/或太阳能电池板50所产生。当然，其他可选的装置，无论是位于输电网200还是配电网300内，都可用于容纳蓄电装置700。

虽然图5A，5B，6，7A和7B将每个输电塔10描述为具有至少一个自然发电装置，但这不是必须的。相反，自然发电装置可间隔性地分散在传输网络20内的输电塔10之间。图8示出了具体的示例。如图8所示，风力涡轮机40和太阳能电池板50沿传输网络20内的路径安装在每第N个（其中N=2）输电塔。当然，N的值可增加，这样，仅每第五或第十个输电塔10配备有一个或多个自然发电装置。其他的变型也是可行的。例如，风力涡轮机40和太阳能电池板50不必设置在传输网络20内。例如，可在传输网络20中仅在每个或者仅其中一个子集的输电塔10上安装风力涡轮机40。由于同样的原因，也可以只在传输网络20内安装太阳能电池板50。

基于上文已经公开的各个方面和实施例，本发明涵盖了对本领域技术人员来说任何和所有的显而易见的变型。所述各个方面和实施例仅用于描述的目的，并不旨在限制，本发明的真正精神和范围由所附权利要求所确定。

Claims (44)

1.一种传输和分配电力的系统，包括：

一个或多个输电塔，其支撑一条或多条将电力或电传导信号供给到配电网的输电线；以及

自然发电装置，其安装在上述一个或多个输电塔的至少一个上，并用于将风力或太阳能转换成电力，该自然发电装置作为电源电性连接到上述一条或多条输电线的至少一条以将经转换的电力供给到配电网。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述自然发电装置包括风力涡轮机。

3.根据权利要求2所述的系统，进一步包括：

第一支撑板，其安装在所述一个或多个输电塔的至少一个输电塔的顶部；

第二支撑板，其低于第一支撑板一定距离安装在所述一个或多个输电塔的至少一个输电塔上；以及

支柱，其安装在所述一个或多个输电塔的至少一个输电塔上，并垂直地延伸穿过在第一和第二支撑板内各自的孔，所述风力涡轮机安装在该支柱的一端，该支柱从所述一个或多个输电塔的至少一个输电塔的顶部向上延伸。

4.根据权利要求3所述的系统，进一步包括

内管；

一条或多条绝缘线，其连接到所述风力涡轮机的发电机；以及

绝缘支撑部，其安装在所述一个或多个输电塔的至少一个输电塔上，

其中，所述支柱为直径比内管更大的管，

上述内管从上述发电机向下延伸穿过支柱的内部，以及

所述一条或多条绝缘线从上述发电机向下延伸穿过内管到上述绝缘支撑部，其连接所述至少一条或多条输电线的至少一条输电线。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述一条或多条输电线的至少一条输电线从绝缘支撑部连接到另一输电塔，所述一条或多条绝缘线传输经转换的电力到所述一条或多条输电线的至少一条输电线。

6.根据权利要求5所述的系统，进一步包括：

太阳能电池板，其安装在所述一个或多个输电塔的至少一个输电塔上，其中，该太阳能电池板电性连接到所述一条或多条绝缘线。

7.根据权利要求3所述的系统，其中，所述支柱固定到地面或地下。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述自然发电装置包括太阳能电池板。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述自然发电装置由安装在所述一个或多个输电塔的至少一个输电塔上或设置在靠近所述一个或多个输电塔的至少一个输电塔的电池驱动。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述自然发电装置由计算机系统选择性地并单独地控制。

11.根据权利要求10所述的系统，进一步包括：

摄像头，其安装在所述一个或多个输电塔的至少一个输电塔上，

其中，该摄像头定位用于采集自然发电装置的视频图像，并将该视频图像传输到所述计算机系统。

12.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

蓄电装置，其电性连接到所述自然发电装置，并配置用于存储经转换的电力的至少一部分。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述蓄电装置安装在所述一个或多个输电塔的至少一个输电塔上，或者设置在靠近所述一个或多个输电塔的至少一个输电塔。

14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述蓄电装置设置在所述输电网和所述配电网之间的变电站。

15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输电线为电线。

16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输电线为通信线路。

17.一种获取和分配从自然能源转换的电力的方法，包括：

安装自然发电装置到一个或多个输电塔；

将自然发电装置作为电源电性连接到连接在一个或多个输电塔上的一条或多条输电线的至少一条输电线，该输电塔将电力和电传导信号供给到配电网；以及

用自然发电装置将风能或太阳能转化成电力，并经由上述一条或多条输电线的至少一条输电线将经转换的电力传输到配电网。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述自然发电装置为风力涡轮机，对于每一个所述一个或多个输电塔，该方法进一步包括：

在输电塔上沿垂直方向安装支柱，该支柱的一端在输电塔的顶部向上延伸；

将该风力涡轮机安装在该支柱这一端的顶部；以及

将一条或多条绝缘线连接到风力涡轮机内的发电机，并延伸上述一条或多条绝缘线穿过支柱的内部到输电塔上的绝缘支撑部，所述一条或多条输电线的至少一条输电线连接到该输电塔上；以及

经由上述一条或多条绝缘线将经转换的电力传输到所述一条或多条输电线的至少一条输电线。

19.根据权利要求18所述的方法，对于每一个所述一个或多个输电塔，进一步包括：

在输电塔上安装太阳能电池板，并将太阳能电池板电性连接到所述一条或多条绝缘线。

20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述自然发电装置为太阳能电池板。

21.根据权利要求17所述的方法，对于每一个所述一个或多个输电塔，进一步包括：

采用安装在输电塔上的摄像头对自然发电装置进行视频监视；以及

通过基于上述视频监视的计算机实施的控制器对所述自然发电装置进行操作控制。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述自然发电装置为风力涡轮机，并且所述计算机实施的控制器控制在风力涡轮机内的风力叶片的速度。

23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述计算机实施的控制器控制所述自然发电装置的电力输出。

24.根据权利要求17所述的方法，其中，所述一个或多个输电塔为包括多个输电塔的输电网的一部分，该方法进一步包括：

从所述一个或多个输电塔连接所述一条或多条输电线的至少一条输电线到输电网内的一个或多个其他输电塔。

25.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：

在所述多个输电塔的一个输电塔上安装电池，所述自然发电装置由电池供电。

26.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：

传输和存储至少一部分的经转换电力到蓄电装置。

27.根据权利要求26所述的方法，进一步包括：

将所述蓄电装置安装在输电网内的多个输电塔之一上。

28.根据权利要求26所述的方法，进一步包括：

将所述蓄电装置安装在所述输电网和所述配电网之间的变电站上。

29.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：

将额外的自然发电装置分别连接到在输电网内的一个或多个其他输电塔的一个输电塔上，每个额外自然发电装置配置用于将风力或太阳能转换成额外的电力以在所述一条或多条输电线的至少一条输电线上传递。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述额外的自然发电装置采用下面的方式连接，即每第N个输电塔设置有所述自然发电装置之一，在输电塔之间连接有所述一条或多条输电线的至少一条，N为大于1的整数。

31.根据权利要求17所述的方法，其中，所述输电线为电线。

32.根据权利要求17所述的方法，其中，所述输电线为通信线路。

33.一种作为连接到配电网的系统的一部分的输电塔，该输电塔包括：

一条或多条输电线，其将电力和电传导信号供给到配电网；以及

自然发电装置，其用于将风力或太阳能转换成电力，该自然发电装置作为电源电性连接到所述一条或多条输电线的至少一条输电线上，以将经转换的电力供给到该配电网。

34.根据权利要求33所述的输电塔，其中，所述自然发电装置包括风力涡轮机。

35.根据权利要求34所述的输电塔，进一步包括：

第一支撑板，其安装在输电塔的顶部；

第二支撑板，其低于第一支撑板一定距离安装；以及

支柱，其垂直地延伸穿过在第一和第二支撑板内各自的孔，所述风力涡轮机安装在该支柱的一端，在所述输电塔的顶部向上延伸。

36.根据权利要求35所述的输电塔，进一步包括

内管；

一条或多条绝缘线，其连接到风力涡轮机的发电机；以及

绝缘支撑部，其连接所述一条或多条输电线的至少一条输电线，

其中，所述支柱为直径比内管更大的管，该内管从发电机向下延伸穿过支柱的内部，以及

所述一条或多条绝缘线从发电机向下延伸穿过内管到绝缘支撑部。

37.根据权利要求33所述的输电塔，进一步包括：

太阳能板，其电性连接到所述一条或多条绝缘线。

38.根据权利要求35所述的输电塔，其中，所述支柱固定在地面或地下。

39.根据权利要求33所述的输电塔，其中，所述自然发电装置包括太阳能电池板。

40.根据权利要求33所述的输电塔，进一步包括配置用于为自然发电装置供电的电池。

41.根据权利要求33所述的输电塔，进一步包括：

摄像头，其定位用于采集所述自然发电装置的视频图像，并配置用于传输所述视频图像到控制自然发电装置的计算机系统。

42.根据权利要求33所述的输电塔，进一步包括：

蓄电装置，其电性连接到所述自然发电装置，并配置用于存储经转换电力的至少一部分。

43.根据权利要求33所述的输电塔，其中，该输电线为电线。

44.根据权利要求33所述的输电塔，其中，所述输电线为通信线路。

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