CN103644075B - 利用太阳能调速的风力发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用太阳能调速的风力发电系统，其包括支撑结构、发电机、风力叶轮、聚光系统、太阳能集热器、导气管和自动控制系统，本发明通过利用太阳能加热的方式为气体流动提供热动力，并将气流引向风力叶轮叶片远轴端的气流喷口，同时利用自动控制系统和三通阀实时控制气流的喷射方向和喷射量，对风力叶轮进行加速或减速，从而在一定程度上稳定了风力叶轮的转速，稳定了风力发电机的频率和功率输出，在一定程度上解决了现有风力发电机存在的功率输出波动大、频率不稳定的问题，具有结构新颖、资源利用充分的优点。

Description

利用太阳能调速的风力发电系统
技术领域
本发明涉及风力发电系统。
背景技术
近年来，风力发电作为一种清洁可再生能源技术得到了长足的发展，但也遇到了一些问题。最突出的是风力发电受自然条件变化影响较大，风机转速难以稳定和调节，使得功率输出波动大，频率不稳定。这些弊端严重影响了风力发电厂接入主干电网的能力，造成弃风情况严重。
在我国，一般风能比较充沛的区域，年均日照时间也较长，具备良好的太阳能基础。太阳能聚集之后可以获得高温热源，可以将其作为风力发电机调速的能量来源。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种利用太阳能调速的风力发电系统，以利用风电场的太阳能来调节风力发电机的转速，从而在一定范围内改善风力发电机的工作状况，稳定风力发电机的频率和功率输出。
本发明的技术方案如下：
一种利用太阳能调速的风力发电系统，其包括支撑结构、发电机、风力叶轮、聚光系统、太阳能集热器、导气管和自动控制系统，所述发电机设置在支撑结构的顶端，所述风力叶轮通过旋转活接头与发电机连接，所述太阳能集热器设置在支撑结构上，所述聚光系统设置在支撑结构的周围，且将太阳光反射到太阳能集热器上，支撑结构上设置有将空气引入太阳能集热器的进风管，支撑结构内设置有将经太阳能集热器加热的气流引入风力叶轮的导气管，导气管和旋转活接头连通，风力叶轮由轮毂和多个叶片组成，叶片内部设置有气流通道，且在叶片远轴端设置有可向风力叶轮转动切向的正、反方向喷射气流的喷口，气流喷射方向由电磁三通阀控制，自动控制系统对风力叶轮的转速做实时监测，当风力叶轮转速超过设定值时，自动控制系统控制电磁三通阀使气流向风力叶轮转动方向的反方向喷射，当风力叶轮转速低于设定值时，自动控制系统控制电磁三通阀使气流向风力叶轮转动方向的正方向喷射。
优选地，所述聚光系统为反光板。
为根据需要控制气体流量，优选地，所述进风管或者支撑结构内的导气管上设置有气体流量调节阀。
为使气流在喷口中膨胀加速并引射周围空气，形成定向的高速气体射流，优选地，所述喷口为引射型喷口。
为在光照充足时保持稳定的热源温度，同时供夜晚、阴天等无光照时间使用，优选地，所述太阳能集热器还具有蓄热结构。
本发明通过利用太阳能加热的方式为气体流动提供热动力，并将气流引向风力叶轮叶片远轴端的气流喷口，同时利用自动控制系统和三通阀实时控制气流的喷射，从而在一定程度上稳定了风力叶轮的转速，稳定了风力发电机的频率和功率输出，在一定程度上解决了现有风力发电机存在的功率输出波动大、频率不稳定的问题，具有结构新颖、资源利用充分的优点。
附图说明
图1是本发明实施例的利用太阳能调速的风力发电系统的示意图；
图2是本发明所用的风力叶轮的示意图；
图中：1、支撑结构；11、进风管；2、发电机；3、风力叶轮；311、气流通道；312、喷口；4、聚光系统；5、太阳能集热器；6、导气管；7、旋转活接头；8、电磁三通阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1～2所示，本实施例的利用太阳能调速的风力发电系统包括支撑结构1、发电机2、风力叶轮3、聚光系统4、太阳能集热器5、导气管6和自动控制系统，发电机2设置在支撑结构1的顶端，风力叶轮3与发电机2连接，太阳能集热器5设置在支撑结构1上，聚光系统4设置在支撑结构1的周围，且将太阳光反射到太阳能集热器5上，支撑结构1上设置有将空气引入太阳能集热器5的进风管11，支撑结构1内设置有将经太阳能集热器5加热的气流引入风力叶轮3的导气管6，导气管6和旋转活接头7连通，风力叶轮3由轮毂和多个叶片31组成，叶片31内部设置有气流通道311，与旋转接头7连通，且在叶片31的远轴端设置有可向风力叶轮3转动切向的正、反方向喷射气流的喷口312，气流喷射方向由电磁三通阀8控制，自动控制系统对风力叶轮3的转速做实时监测，当风力叶轮3转速超过设定值时，自动控制系统控制电磁三通阀8使气流向风力叶轮3转动方向的反方向喷射，当风力叶轮3转速低于设定值时，自动控制系统控制电磁三通阀8使气流向风力叶轮3转动方向的正方向喷射。
优选地，聚光系统4为反光板。
为根据需要控制气体流量，优选地，进风管11或者支撑结构1内的导气管6上设置有气体流量调节阀。
为充分利用高温气流能量，使气流在喷口中膨胀加速并引射周围空气，形成定向的高速气体射流，优选地，喷口312为引射型喷口。
为在光照充足时保持稳定的热源温度，同时供夜晚、阴天等无光照时间使用，优选地，太阳能集热器5还具有蓄热结构。
最后特别指出，在通过喷射气流调节风力叶轮转速时，气体流量由风力叶轮惯性、阻力、热源温度等参数通过自动控制系统计算确定，并辅以实验修正。
本发明通过利用太阳能加热的方式为气体流动提供热动力，并将气流引向风力叶轮叶片远轴端的气流喷口，同时利用自动控制系统和三通阀实时控制气流的喷射，从而在一定程度上稳定了风力叶轮的转速，稳定了风力发电机的频率和功率输出，在一定程度上解决了现有风力发电机存在的功率输出波动大、频率不稳定的问题，具有结构新颖、资源利用充分的优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种利用太阳能调速的风力发电系统，其特征在于：包括支撑结构、发电机、风力叶轮、聚光系统、太阳能集热器、导气管和自动控制系统，所述发电机设置在支撑结构的顶端，所述风力叶轮通过旋转活接头与发电机连接，所述太阳能集热器设置在支撑结构上，所述聚光系统设置在支撑结构的周围，且将太阳光反射到太阳能集热器上，支撑结构上设置有将空气引入太阳能集热器的进风管，支撑结构内设置有将经太阳能集热器加热的气流引入风力叶轮的导气管，导气管和旋转活接头连通，风力叶轮由轮毂和多个叶片组成，叶片内部设置有气流通道，且在叶片远轴端设置有可向风力叶轮转动切向的正、反方向喷射气流的喷口，气流喷射方向由电磁三通阀控制，自动控制系统对风力叶轮的转速做实时监测，当风力叶轮转速超过设定值时，自动控制系统控制电磁三通阀使气流向风力叶轮转动方向的反方向喷射，当风力叶轮转速低于设定值时，自动控制系统控制电磁三通阀使气流向风力叶轮转动方向的正方向喷射。
2.根据权利要求1所述的利用太阳能调速的风力发电系统，其特征在于：所述聚光系统为反光板。
3.根据权利要求1所述的利用太阳能调速的风力发电系统，其特征在于：所述进风管或者支撑结构内的导气管上设置有气体流量调节阀。
4.根据权利要求1所述的利用太阳能调速的风力发电系统，其特征在于：所述喷口为引射型喷口。
5.根据权利要求1所述的利用太阳能调速的风力发电系统，其特征在于：所述太阳能集热器还具有蓄热结构。
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