CN104234926A - 风筒高效风力发电方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种高效风筒发电方法及系统，其特征是利用鼓风机向风筒内不断鼓风，并使所鼓风机吹出的风在导流罩和导流板的作用下推动风力发电机叶片远离叶片轴的尾部，利用杠杆原理推动叶片转动，进而带动叶片轴转动，叶片轴带动发电机转动发电。本发明具有可连接发电，清洁环保的优点。

Description

风筒高效风力发电方法及系统

技术领域

本发明涉及一种发电技术，尤其是一种基于风洞原理发明的风力发电技术，具体地说是一种风筒高效风力发电方法及系统。

背景技术

    目前，随着世界化石能源的日益紧缺和环保的需要，迫切需要可替代的清洁，现有的利用自然风力、光伏、核能及水力发电均因存在一定的局限性而得不到大力发展。其中风力发电是目前较为理想的清洁能源之一，但它受环境因素影响很大，一般在偏远的山区或者海边，远离用电负荷中心，需建设长距离输电线路，损耗大，必须有开阔的场地和足够的稳定的风力，如果，风力不稳定就会对电网造成较大的冲击，一般年利用率只有2-3千小时，投资大，收益低，不稳定，且无法在用电负荷中心，因此，它只能作为化石电能的补充，无法长期稳定地工作，因此寻找一种全新的、能稳定持续地工作的风力发电方法及装置是解决能源短缺、使人类可持续发展的关键。

发明内容

本发明的目的是针对目前化石能源短缺和环境污染及替代能源存在各自缺陷的问题，发明一种全新的风力发电方法，是一种能全天候稳定的发电系统，而且可建在任何用电负荷中心，不受环境限制，不需建长距离输电线路，损耗小，投资省，效率高，同时提供一种相配的风力发电系统。

本发明的技术方案之一是：

  一种高效风筒发电方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，建立一个立式或卧式的大直径风筒；

其次，从风筒的底部向上或从一端开始至少安装一组鼓风机；

第三，在所述的风筒中沿轴线方向安装直径与其相配的风力发电机叶片；

第四，在风筒中每个发电机叶片的下部或一侧设置一个导流中心导流罩，以使鼓风机吹出的风经该中心导流罩导流后向风筒周向旋转流动，同时在风筒的筒内壁上安装导流板，迫使经中心导流罩导流后的风改变方向冲击风力发电机叶片的尾部，利用力矩的杠杆原理，达到力矩最大，推动风力发电机叶片的尾部绕根部旋转，进而推动风力发电机叶片转动，风力发电机叶片带动风力发电机发电，并经输变电装置处理后送入电网。

  所述的风筒的直径为6-200米。

所述的中心导流罩呈倒伞形结构，它的中心与风筒的中心重合。风筒出风口四周向圆筒中心向上带有一定角度的翼板。

所述的鼓风机呈阵列式布置在风筒中，风筒的下部设有进风口。亦可设在风筒中间的任一位置。

本发明的技术方案之二是：

一种风筒高效风力发电系统，它包括立式风筒1和风力发电机，风力发电机安装在立式风筒中，风力发电机的叶片轴安装在风筒的中心位置处，在叶片轴上安装有风力发电机叶片2，其特征是所述的立式风筒1的下部设有进风口3，在进风口3的上部安装有若干层鼓风机阵列4，在风力发电机叶片2的下部安装有中心导流罩5，中心导流罩5的中心与叶片轴同心，在与每个中心导流罩5相对的风筒筒壁上安装有导流板6，鼓风机阵列4吹出的风在中心导流罩和导流板的作用下直接吹向对应的风力发电机叶片2的尾部，进而仅需以很小的推力即可推动风力发电机叶片绕根部转动，并带动叶片轴旋转，叶片轴带动风力发电机转动发电。

本发明的技术方案之三是：

一种风筒高效风力发电系统，它包括卧式风筒1和风力发电机，风力发电机安装在卧式风筒中，风力发电机的叶片轴安装在卧式风筒的中心位置处，在叶片轴上安装有风力发电机叶片2，其特征是所述的卧式风筒1的另一端设有进风口3，在进风口3的往风力发电机所在方向的一侧安装有若干层鼓风机阵列4，在风力发电机叶片2的一侧安装有中心导流罩5，中心导流罩5的中心与叶片轴同心，在与每个中心导流罩5相对的风筒筒壁上安装有导流板6，鼓风机阵列4吹出的风在中心导流罩和导流板的作用下直接吹向对应的风力发电机叶片2的尾部，进而仅需以很小的推力即可推动风力发电机叶片绕根部转动，并带动叶片轴旋转，叶片轴带动风力发电机转动发电。

所述的风筒的直径为6-200米。

所述的叶片轴上安装有一组或多组风力发电机叶片2。

本发明的有益效果：

本发明是提供了一种取之不尽用之不竭的清洁能源，它不受地理、风力等环境影响，可在任何用电负荷中心建立风电场，和传统的风力发电用着明显的区别：传统的风电必须建立在远离城市且有足够风力资源的地方，需建设较长的输电线路送电，且受风力大小的影响，不能稳定发电，易造成电网的不稳定，存在安全风险，同时成本高效率较低，一般有效利用率为全年2-3千小时，而本发明可从根本上解决风力发电机组发电不稳定的问题。

本发明是一种高效、清洁、稳定的能源。

本发明通过利用导流板和杠杆原理将原风最大限度地作用于风力发电机叶片远离根部的叶尖处，利用很小的力量即可推动叶片转动，从而使发电机运转，源源不断地输出能量。

本发明利用人造风克服了自然风发电时由于自然风上升气流的能量较小，风速经过风力发电机作功后风速明显减小，无法形成多机组连续发电，效率低、投资大的问题。本发明的人造风由于可通过多个、多层小的鼓风机向风筒内连续鼓风，在风筒内形成较大的气流，通过改变通风面积，减少无用功，增加风速，可带动多个风力机组发电，可通过在一个叶片轴上安装多个叶片产生足够大的推力带动大型发电机工作。由鼓风机产生的风力可连接作功，使能源得到最大的利用。

本发明通过利用自然风和鼓风机共共作用产生恒定的风洞效应，不仅能提供稳定的风电输出，而且可以以较小的输入得到较大的输出，输出和输入功率比不小于5。

附图说明

图1是本发明的立式风力发电系统原理结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明的鼓风机阵列的示意图。

图4是本发明的卧式风力发明系统原理结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一。

如图1-4所示。

一种高效风筒发电方法，它包括以下步骤：

首先，建立一个立式或卧式的大直径风筒；风筒的直径以6-200米效果最佳；风筒的下部或一端设有进风口以为鼓风机源源不断地提供新风；

其次，从风筒的底部向上或从一端开始至少安装一个阵列的鼓风机如图3；

第三，在所述的风筒中沿轴线方向安装直径与其相配的风力发电机叶片；具体实施时可通过在风筒中安装多个发电机的方式连接发电，也可通过在同一个叶片轴上安装多个叶片来推动大功率发电机的方法来提高发电效果；

第四，在风筒中每个风力发电机叶片的下部或一侧设置一个直径小于风筒内径的中心导流罩，中心导流罩的形状以呈倒伞形结构，它的中心与风筒的中心重合以使鼓风机吹出的风经该中心导流罩导流后向风筒周向流动，同时在风筒的筒内壁上安装导流板，中心导流板和风筒内壁导流板也可连接成一体。迫使经中心导流罩导流后的风改变方向增加流风速，冲击风力发电机叶片的尾部，推动风力发电机叶片的尾部绕根部旋转，进而推动风力发电机叶片转动，风力发电机叶片带动风力发电机发电，并经输变电装置处理后送入电网。从而使从自然风进风口进入的风及经鼓风机增压后的风共同稳定地作用在风机叶片上，使风机叶片以稳定的速度连接工作，提高发明效率和稳定性。

  实施例二。

  如图1-3所示。

一种风筒高效风力发电系统，它包括立式风筒1和风力发电机，立式风筒1的直径以6-200米为最佳，在风筒1的下部或中部等任意位置安装有鼓风机阵列4，每个鼓风机阵列由多台小鼓风机7组成，如图3，具体实施时，根据风筒的高度，还可设置多层鼓风机阵列4以便对风筒的风进行增压，风力发电机安装在立式风筒中，风力发电机的叶片轴安装在风筒的中心位置处，在叶片轴上安装有风力发电机叶片2，每台风力发电机带有一个叶片轴，具体实施时也可在同一个叶片轴上安装多个风力发电机叶片，以便带动大功率发电机进行工作，所述的立式风筒1的下部设有进风口3，在进风口3的上部安装有若干层鼓风机阵列4，在风力发电机叶片2的下部安装有中心导流罩5，如图1、2所示，中心导流罩5的中心与叶片轴同心，在与每个中心导流罩5相对的风筒筒壁上安装有导流板6，导流板6最好沿风筒内壁呈相同的倾度布置，如图2，鼓风机阵列4吹出的风在中心导流罩和导流板的作用下直接吹向对应的风力发电机叶片2的尾部，进而仅需以很小的推力即可推动风力发电机叶片绕根部转动，并带动叶片轴旋转，叶片轴带动风力发电机转动发电。为了获得稳定的电力输出，本实施例还应采取以下两种措施，一是在风筒的出风口处安装内折的翼板8，以增大风洞效应，提出输出效率，二是在鼓风机阵列上部增设能开启和关闭的自然风进风口9，通过自然风和鼓风机使风筒内产生恒定的风压，确保有足免的风力作用在发电机叶片上，可保证输出与输入比不小于5以上，实现节能目的，以解决目前利用风洞效应发电的大功率发电机组无法稳定输出的难题，即以很小的投入产生稳定持久的输出，确保电网安全。

实施例三。

    如图4所示。

一种风筒高效风力发电系统，它包括卧式风筒1和风力发电机，风筒的直径可在6-200米之间，风力发电机安装在卧式风筒中，风力发电机的叶片轴安装在卧式风筒的中心位置处，在叶片轴上安装有风力发电机叶片2，也可在同一叶片轴上安装多组叶片，如图4所示，所述的卧式风筒1的一端设有进风口3，在进风口3的往风力发电机所在方向的一侧安装有若干层鼓风机阵列4，每层鼓风机阵列由多台小鼓风机7组成，如图3所示，多层鼓风机阵列可单独设置相应的进风口，也可共用一个进风口，共用一个进风口进可实现对风筒内的风逐级增压的效果，在每个风力发电机叶片2的一侧安装有中心导流罩5，中心导流罩5的中心与叶片轴同心，在与每个中心导流罩5相对的风筒筒壁上安装有导流板6，导流板6的布置如图2所示，鼓风机阵列4吹出的风在中心导流罩和导流板的作用下直接吹向对应的风力发电机叶片2的尾部，进而仅需以很小的推力即可推动风力发电机叶片绕根部转动，并带动叶片轴旋转，叶片轴带动风力发电机转动发电。在风筒的出风口处也应设计一个有利于提高风洞效应有内折翼板8。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种高效风筒发电方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，建立一个立式或卧式的大直径风筒；

其次，从风筒的底部向上或从一端开始至少安装一组鼓风机；

第三，在所述的风筒中沿轴线方向安装直径与其相配的风力发电机叶片；

第四，在风筒中每个发电机叶片的下部或一侧设置一个导流中心导流罩，以使鼓风机吹出的风经该中心导流罩导流后向风筒周向流动，同时在风筒的筒内壁上安装导流板，迫使经中心导流罩导流后的风改变方向及风速冲击风力发电机叶片的尾部，推动风力发电机叶片的尾部绕根部旋转，进而推动风力发电机叶片转动，风力发电机叶片带动风力发电机发电，风力发电机安装在筒内支架结构上并经输变电装置处理后送入电网。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的风筒的直径为6-200米。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的中心导流罩呈倒伞形结构，它的中心与风筒的中心重合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的鼓风机呈阵列式或单台大功率鼓风机布置在风筒中，风筒的下部设有进风口；风筒出风口四周向圆筒中心向上带有一定角度的翼板。

5.一种风筒高效风力发电系统，它包括立式风筒（1）和风力发电机，风力发电机安装在立式风筒中，风力发电机的叶片轴安装在风筒的中心位置处，在叶片轴上安装有风力发电机叶片（2），其特征是所述的立式风筒（1）的下部设有进风口（3），在进风口（3）的上部安装有若干层鼓风机阵列（4），在每组风力发电机叶片（2）的下部安装有中心导流罩（5），中心导流罩（5）的中心与叶片轴同心，在与每个中心导流罩（5）相对的风筒筒壁上安装有导流板（6），鼓风机阵列（4）吹出的风在中心导流罩和导流板的作用下直接吹向对应的风力发电机叶片（2）的尾部，进而仅需以很小的推力即可推动风力发电机叶片绕根部转动，并带动叶片轴旋转，叶片轴带动风力发电机转动发电。

6.一种风筒高效风力发电系统，它包括卧式风筒（1）和风力发电机，风力发电机安装在卧式风筒中，风力发电机的叶片轴安装在卧式风筒的中心位置处，在叶片轴上安装有风力发电机叶片（2），其特征是所述的卧式风筒（1）的另一端设有进风口（3），在进风口（3）的往风力发电机所在方向的一侧安装有若干层鼓风机阵列（4），在每组风力发电机叶片（2）的一侧安装有中心导流罩（5），中心导流罩（5）的中心与叶片轴同心，在与每个中心导流罩（5）相对的风筒筒壁上安装有导流板（6），鼓风机阵列（4）吹出的风在中心导流罩和导流板的作用下直接吹向对应的风力发电机叶片（2）的尾部，进而仅需以很小的推力即可推动风力发电机叶片绕根部转动，并带动叶片轴旋转，叶片轴带动风力发电机转动发电。

7.根据权利要求5或6所述的风力发电系统，其特征是所述的风筒的直径为6-200米。

8.根据权利要求5或6所述的风力发电系统，其特征是所述的叶片轴上安装有一组或多组风力发电机叶片（2）。

9.根据权利要求5或6所述的风力发电系统，其特征是所述的风筒的出风口安装有翼板的以使筒体外的风速经过出风口时可形成负压，可更有效的带动筒内风速。

10.根据权利要求5所述的风力发电系统，其特征是所述的风筒位于鼓风机阵列上部设有可开闭的进风口，以便利用自然风产生风洞作用。