CN104350276A

CN104350276A - 风能系统以及使用该风能系统的方法

Info

Publication number: CN104350276A
Application number: CN201380030401.5A
Authority: CN
Inventors: T·布莱克; G·H·吕顿; H·芒西尔; N·J·海明威
Original assignee: LGT Advanced Technology Ltd
Current assignee: HFI Industrial Production Holdings Ltd.
Priority date: 2012-04-29
Filing date: 2013-04-07
Publication date: 2015-02-11
Anticipated expiration: 2033-04-07
Also published as: CN104350276B; WO2013164691A2; US9217412B2; WO2013164691A3; DK2844867T3; HK1206805A1; EP2844867A2; US20130284608A1; EP2844867B1

Abstract

一种风能系统包括：风力涡轮机，该风力涡轮机包括由扩散器围绕的整流罩；以及多个内转子叶片，所述多个内转子叶片位于所述整流罩的内部并且绕内毂旋转；多个外转子叶片，所述多个外转子叶片定位于所述扩散器和所述整流罩之间并且相对于所述多个内转子叶片反向旋转；驱动机构，该驱动机构位于所述内转子毂内；动态伸缩塔；以及塔支撑件，该塔支撑件将所述风力涡轮机连接至所述动态伸缩塔。

Description

风能系统以及使用该风能系统的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2012年6月18日的美国专利申请No.13/526,407以及提交于2012年4月29日的美国专利申请No.61/639,952的优先权。

技术领域

本发明通常涉及风能领域，更具体来说，涉及风能系统以及用于使用风能系统以存储能量、开采金属、生产氢气和净化水的方法。

背景技术

大多数现有的风力涡轮机使用水平轴线涡轮机。这些涡轮机典型地通过高传动比齿轮箱来驱动电机。所提取的功率被完全处理，如在永磁体发电机下的情况下，或者依靠空转回收被部分地处理，如在双馈感应发电机的情况下。在这两种情况下，电机、关联的齿轮箱、联接件以及离合器位于塔顶部的吊舱中。这样的结构是需要较大的塔以及关联的结构。

在常规风场能量系统中，电能量是通过串联的单元生成的，使得如果这些单元之一出现故障的话，操作就会立即中断。此外，维修行为的成本和复杂性是显著的，这是由于这样的事实：齿轮箱以及发电机位于不能被降低的固定塔的顶部。此外，常规风力涡轮机生成的电功率会随着时间波动，作为风力优势条件的函数。在一些例子中，当风力速率在特定阈值以下或超过特定阈值时，能量生产终止。因为能量的该获得性是波动的，所以不能够依赖其获得持续的能量供给。

本发明克服了常规风能系统的这些和许多其他限制，并且还提供了在尺寸、成本和易于安装方面的显著优势。常规风能系统的结构劣势包括但不限于以下：(i)涡轮机仅转动以在水平轴线上面向主风力；(ii)它们不包括用于降低与可得风速相关的驱动线机械拖曳的机构；(iii)它们不设置用于吸收风力功率中的波动以便提供恒定水平电功率输出的系统；(iv)转子叶片趋于过渡振动以及遭受不对称的转矩效应，这增加了驱动线维修并且限制了用于涡轮机的布局选择；(v)它们不包括集成的能量存储系统，这能够实现可控的能量输出而不损失能量；(vi)位于吊舱中的单个发电机以及齿轮箱是非常重的，难以维护；(vii)所联接的驱动线不允许发电机独立于转子系统被驱动；(viii)不存在用于恒定能量供给的混合功率选择；(viii)它们不并入基于负荷应力或者风速而自动调节塔高度的负荷传感器，从而避免了需要关闭转子以及终止能量生产；以及(ix)塔不能被降低以用于维修。除了解决所有上述问题之外，本发明还并入了任何现有风能系统中没有的蝙蝠威慑系统。

现有技术专利风能系统(或者与风能系统相关的发明)的例子包括：美国专利No.3,952,723(Brown，1976年)，标题为“风车”；美国专利No.4,058,979(Germain，1977年)，标题为“能量存储以及转换技术和装置”；美国专利No.4,274,010(Lawson-Tancred，1981年)，标题为“电功率生成”；美国专利No.4,366,779(Knecht，1983年)，标题为“风力驱动式加热系统”；美国专利No.4,447,738(Allison，1984年)，标题为“风力发电机系统”；美国专利No.4,496,846(Parkins，1985年)，标题为“使用风力发电”；美国专利No.4,496,847(Parkins，1985年)，标题为“从风力生成功率”；美国专利No.4,498,017(Parkins，1985年)，标题为“使用风力发电”；美国专利No.4,648,801(Wilson，1987年)，标题为“风力涡轮机”；美国专利No.7,183,664(McClintic，2007年)，标题为“用于高级风力涡轮机设计的方法以及装置”；美国专利No.7,418,820(Harvey等人，2008年)，标题为“具有液压传动装置的风力涡轮机”；美国专利No.7,436,086(McClintic，2008年)，标题为“用于高级风力涡轮机设计的方法以及装置”；美国专利No.7,569,943(Kovach等人，2009年)，标题为“变速风力涡轮机驱动器以及控制系统”；美国专利No.7,656,055((Torres等人，2010年)，标题为“水力风力发电涡轮机系统以及改装方法”；美国专利No.7,863,767(Chappleet等人，2011年)，标题为“涡轮机驱动发电系统及其控制方法”；美国专利No.7,877,992(Chen，2011年)，标题为“由液体产生的压缩空气所驱动的液压功率生成系统”；美国专利No.7,932,620(Plant,Jr.，2011年)，标题为“利用流体驱动泵的风车”；以及美国专利No.7,944,078(Wang，2011年)，标题为“具有水力传动装置的风力涡轮机”。

发明内容

本发明是风能系统，该风能系统包括：风力涡轮机，其包括由扩散器包围的整流罩；多个内转子叶片，其位于所述整流罩的内部，其中，所述多个内转子叶片绕内转子毂旋转；多个外转子叶片，其定位于所述扩散器和所述整流罩之间，其中，所述多个外转子叶片相对于所述多个内转子叶片反向旋转；驱动机构，其位于所述内转子毂内；动态伸缩塔；以及塔支撑件，其将所述风力涡轮机连接至所述动态伸缩塔。在优选实施例中，本发明进一步包括多个空气引导件，它们位于所述整流罩的内部以及所述内转子叶片的前方。所述外转子优选绕所述整流罩在滚柱轴承上旋转。

在优选实施例中，本发明进一步包括安置在所述扩散器前面的所述整流罩的外表面上的两个水平风速传感器以及两个竖直风速传感器，所述两个水平风速传感器在水平平面上彼此相对安置，并且所述两个竖直风速传感器在竖直平面上彼此相对安置。优选地，所述整流罩和扩散器均包括具有内径的排气口以及具有内径的入口，所述整流罩的排气口的内径大于所述整流罩的入口的内径，并且所述扩散器的排气口的内径大于所述扩散器的入口的内径。优选地，所述整流罩和扩散器均包括后边缘，所述整流罩和扩散器的后边缘大致竖直地对准，所述整流罩从所述整流罩的后边缘向所述整流罩的前边缘延伸特定长度，所述扩散器从所述扩散器的后边缘至所述扩散器的前边缘延伸特定长度，并且所述扩散器的所述特定长度等于所述整流罩的特定长度的大约一半。

在一个实施例中，所述内转子叶片连接至第一驱动轴，所述第一驱动轴连接至所述内转子毂，其中，所述第一驱动轴旋转第一齿轮，所述第一齿轮连接至通过高压液压回路泵送加压液体的多个第一可变排量液压泵，所述多个第一可变排量液压泵中的每个通过第一电磁联接件连接至所述第一齿轮，并且所述第一电磁联接件由功率控制单元控制，该功率控制单元处理来自位于第一驱动轴上的速度传感器的信息。在另一实施例中，所述内转子叶片连接至第一驱动轴，所述第一驱动轴连接至所述内转子毂，所述第一驱动轴旋转第一齿轮，所述第一齿轮连接至通过高压液压回路泵送加压液体的多个第一可变排量液压泵，所述多个第一可变排量液压泵中的每个通过第一电磁联接件连接至所述第一齿轮，并且所述第一电磁联接件由功率控制单元控制，该功率控制单元处理来自位于第一驱动轴上的转矩传感器的信息。

在优选实施例中，本发明进一步包括当所述多个外转子叶片旋转时旋转的齿圈，所述齿圈接合外转子驱动齿轮，所述外转子驱动齿轮连接至第二驱动轴，所述第二驱动轴连接至第二齿轮，所述第二齿轮驱动多个第二电磁联接件，并且所述多个第二电磁联接件中的每个连接至第二可变排量液压泵。在又一优选实施例中，本发明进一步包括监控所述第一齿轮和第二齿轮的旋转速度的一个或多个传感器，所述动态伸缩塔将所述风力涡轮机定位在一高度处，所述动态伸缩塔包括一个或多个负荷传感器，并且计算机控制单元基于来自监控所述第一齿轮和第二齿轮的旋转速度的所述一个或多个传感器的数据和所述动态伸缩塔中的所述一个或多个负荷传感器的数据来自动调节所述风力涡轮机的高度。

在一个实施例中，所述内转子叶片连接至第一驱动轴，所述第一驱动轴连接至所述内转子毂，所述第一驱动轴旋转第一齿轮，所述第一齿轮连接至通过高压气动回路泵送加压流体的多个第一空气压缩机，所述多个第一空气压缩机中的每个通过第一电磁联接件连接至所述第一齿轮，并且所述第一电磁联接件由功率控制单元控制，该功率控制单元处理来自位于第一驱动轴上的速度传感器的信息。在另一实施例中，所述内转子叶片连接至第一驱动轴，所述第一驱动轴连接至所述内转子毂，所述第一驱动轴旋转第一齿轮，所述第一齿轮连接至通过高压气动回路泵送加压流体的多个第一空气压缩机，所述多个第一空气压缩机中的每个通过第一电磁联接件连接至所述第一齿轮，并且所述第一电磁联接件由功率控制单元控制，该功率控制单元处理来自位于第一驱动轴上的转矩传感器的信息。

在优选实施例中，本发明进一步包括当所述多个外转子叶片旋转时旋转的齿圈，所述齿圈接合外转子驱动齿轮，所述外转子驱动齿轮连接至第二驱动轴，所述第二驱动轴连接至第二齿轮，所述第二齿轮驱动多个第二电磁联接件，并且所述多个第二电磁联接件中的每个连接至第二空气压缩机。在又一优选实施例中，本发明进一步包括监控所述第一齿轮和第二齿轮的旋转速度的一个或多个传感器，所述动态伸缩塔将所述风力涡轮机定位在一高度处，所述动态伸缩塔包括一个或多个负荷传感器，并且计算机控制单元基于来自监控所述第一齿轮和第二齿轮的旋转速度的所述一个或多个传感器的数据和在所述动态伸缩塔中的所述一个或多个负荷传感器的数据来自动调节所述风力涡轮机的高度。

在优选实施例中，通过平均方向的风力来生成能量，并且所述动态伸缩塔包括将所述风力涡轮机与风力的平均方向对准的集成三维偏航控制。所述三维偏航控制优选包括附接至水平偏航齿圈的多个偏航水平驱动电动机以及连接至偏航控制平台上的驱动轨道的多个竖直偏航驱动。

在一个实施例中，本发明进一步包括蝙蝠威慑系统，所述蝙蝠威慑系统包括扩音器、预放大器、低通滤波器、模数转换器、数字声音处理器、数模转换器、放大器以及扬声器，并且所述蝙蝠威慑系统附接至所述风力涡轮机。在另一实施例中，本发明进一步包括蝙蝠威慑系统，所述蝙蝠威慑系统包括扩音器、预放大器、低通滤波器、模数转换器、数字声音处理器、数模转换器、放大器以及扬声器，并且所述蝙蝠威慑系统附接至所述动态伸缩塔。

在优选实施例中，本发明进一步包括一个或多个液压蓄能器，其压缩惰性气体并且使用压缩的惰性气体迫使所述加压液体通过可控释放阀以及通过高压管以驱动混合可变排量液压泵。在另一优选实施例，所述混合可变排量泵驱动一个或多个安装在地面上的多个永磁体发电机以产生电力。每个所述第一可变排量液压泵优选包括电磁操作的旁通阀，所述旁通阀当所述第一可变排量泵不使用时将流体流转移通过所述第一可变排量液压泵。

在优选实施例中，所述功率控制单元经由电传感器监控包括风速、驱动轴速度以及液压压力的数据，并且处理所述数据以确定在任何时刻及时需要启动多少个第一可变排量液压泵。在另一优选实施例，所述功率控制单元经由电传感器监控包括风速、驱动轴速度以及液压压力的数据，并且处理所述数据以确定在任何时刻及时需要启动多少个第二可变排量液压泵。当风速达到特定速率时，所述动态伸缩塔优选被自动降低至安全操作高度而无需关闭内、外转子叶片。

在优选实施例中，所述转子叶片的旋转速度随着风速的改变而改变。优选地，本发明进一步包括液压蓄能器，其从风力吸收波动能量水平，存储多余能量以及供给恒定的可控输出以驱动多个永磁体发电机。所述多个永磁体发电机优选容纳在模块化发电机集群中。所述模块化发电机集群优选在需要时独立地被打开及关闭。

在优选实施例中，每个永磁体发电机被发电机驱动齿轮所驱动，并且所述发电机驱动齿轮转动永磁体发电机联接件，永磁体发电机联接件使永磁体发电机中的驱动器旋转而无需直接机械连接。优选地，每个永磁体发电机包括水套，所述水套通过使冷却液围绕发热机械部件流过而冷却所述永磁体发电机。计算机控制单元优选监控驱动所述发电机驱动齿轮的液压电动机处的液压压力，计算要启动多少个永磁体发电机来发电，以及取决于可用的液压压力将各永磁体发电机电磁联接件打开或关闭。

本发明还是一种风能系统，包括：风力涡轮机，其包括由扩散器包围的整流罩；多个第一内转子叶片，其位于所述整流罩的内部，其中，所述多个内转子叶片绕第一内转子毂旋转；多个第二内转子叶片，其位于所述整流罩的内部以及所述多个第一内转子叶片后方，其中，所述多个第二内转子叶片绕第二内转子毂在与所述多个第一内转子叶片相同的方向上旋转；多个外转子叶片，其定位于所述扩散器和所述整流罩之间，其中，所述多个外转子叶片相对于所述多个第一和第二内转子叶片反向旋转；驱动机构，位于所述内转子毂内；动态伸缩塔；以及塔支撑件，其将所述风力涡轮机连接至所述动态伸缩塔。

本发明还是一种开采金属的方法，包括：使用上述风能系统以生成能量；使泥浆经过电化学离子交换脱盐处理以从所述泥浆移除贵金属并且生产氢气和氧气；通过从所述泥浆移除金属以及污染物来生产饮用水；以及将在所述脱盐处理期间产生的氢气和氧气存储在加压容器中。

附图说明

图1是本发明的风能系统的示意图。

图2是本发明的可选实施例的示意图，其中使用气动功率代替液压功率。

图3是本发明的管道式扩散器多转子风力涡轮机以及动态塔的前视立体图。

图4a是本发明的管道式扩散器多转子风力涡轮机吊舱和扩散器的前视立体图。

图4b是本发明的管道式扩散器多转子风力涡轮机吊舱和扩散器的后视立体图。

图5a是本发明的管道式扩散器多转子风力涡轮机吊舱和扩散器的前视立体图，具有两组内转子。

图5b是本发明的管道式扩散器多转子风力涡轮机吊舱和扩散器的后视立体图，具有两组内转子。

图6是本发明的管道式扩散器多转子风力涡轮机的侧视图。

图7是本发明的管道式扩散器多转子风力涡轮机的正视图，未示出塔。

图8是本发明的风力涡轮机的侧视剖视图，图示出空气如何流过涡轮机。

图9是本发明的吊舱放置的风力涡轮机液压驱动系统的示意操作图。

图10是中心吊舱框架以及驱动器的前视立体图，未示出外侧盖层或者主体面板。

图11是中心吊舱框架以及驱动器的后视立体图，未示出外侧盖层或者主体面板。

图12是本发明的外转子系统的一部分的立体图。

图13是本发明的动态塔以及风力涡轮机的前视立体图，示出了处于提升位置。

图14是本发明的动态塔以及风力涡轮机的前视立体图，示出了处于降低位置。

图15是动态塔地下安装在降低位置的详细立体图，示出了涡轮机吊舱偏航控制以及液压管缠绕设备位于塔的基座的内部。

图16是动态塔用线缆支撑件表面安装的前视立体图。

图17A是本发明的三维偏航系统的立体图。

图17B是本发明的风力涡轮机向前倾斜的立体图。

图17C是本发明的风力涡轮机向后倾斜的立体图。

图18是动态塔驱动系统用来在操作期间提升以及降低塔的立体图。

图19是本发明的动态塔的电磁驱动器的详细内部图。

图20是本发明的永磁体发电机的立体图，示出了处于垂直方位，具有水套以及电磁可变驱动器。

图21是本发明的模块化发电机集群以及液压驱动系统的立体图，示出了具有安装框架。

图22是本发明的蝙蝠威慑系统的示意图。

附图标记

1 风能

2 风力涡轮机

3 动态塔

4 高压软管

5 液压管

6 高压软管卷绕轮

9 电液伺服阀

10 液压蓄能器

12 混合可变排量液压泵

15 电永磁体发电机

16 第一热交换器

17 蒸汽发电机

18 电学结控制开关

19 水基泥浆

20 水脱盐系统

21 氢电解器

22 脱盐水

23 干燥机

24 化合物

26 第一加压存储容器

27 止回阀

28 三通阀

29 氢燃料电池

30a 罐

30b 商用运送器

31 第二热交换器

32 三通电开关

33 DC至AC转换器

34 输电网

35 第二加压存储容器

36 混合能量系统

37 计算机控制单元(CCU)

38 风速

41 第三热交换器

45 管路

52 两通管

53 混合驱动式空气压缩机

54 混合空气压缩机热交换器

55 高压空气线路

56 空气干燥机

57 第一空气分流阀

58 压缩空气存储容器

59 空气释放阀

60 单向阀

61 第二分流阀

62 高速气动电动机

80 整流罩

81 扩散器

82 空气引导件

83 内转子叶片

84 外转子叶片

85 内转子毂

86 塔支撑件

87 结构板

88 风速传感器(水平平面)

89 风速传感器(竖直平面)

90 第一齿轮

92 可变排量液压泵

93 转矩/速度传感器

94a 第一电子切断阀

94b 第二电子切断阀

96a 第一电磁联接件

96b 第二电磁联接件

97 压力释放阀

98 液压致动器

99 功率控制单元(PCU)

100 液压线路

110 转子毂

111 转子叶片附接基座

112 盘制动器

113 第一驱动轴

117 管状空间框架

120 第一轴承

121 第二轴承

131 外转子组件

132 齿圈

133 辊轴承

134 第二驱动轴

135 第二齿轮

136 第三电磁联接件

140 地面

141 驱动轨道

142 (动态塔)的部分

143 偏航控制

144 液压软管卷绕轮

145 服务面板

146 钢缆

147 平台

150 偏航轴承

151 偏航水平驱动电动机

152 偏航控制平台

153 偏航倾斜驱动轨道

154 竖直偏航框架

155 竖直偏航驱动器

156 水平偏航驱动齿轮

157 水平偏航齿圈

160 动态塔电磁驱动器

162 DC电动机

163 锥齿轮

164 动态塔辊引导件

171 发电机驱动齿轮

172 PMG电磁联接件

173 电力线缆

174 出口连接器

175 入口连接器

176 固定板

180 发电机集群驱动齿轮

181 液压电动机

182 抬升钩

185 发电机集群框架

186 保持托架

191 (涡轮机的)前区域

192 (涡轮机的)后区域

193 向下倾斜的风力涡轮机

194 向上倾斜的风力涡轮机

195 后内转子叶片

196 整流罩外表面

197 整流罩内表面

198 扩散器引导边缘

199 外转子驱动齿轮

201 扩音器

202 预放大器

203 低通滤波器

204 数字信号

205 数字声音处理器

206 数字模拟转换器

207 放大器

208 扬声器

具体实施方式

图1是本发明的风能系统的示意图。具体地，图1示出了如下处理：通过该处理，本发明的可持续能源系统(SES)利用解耦的多个转子管道式扩散器风力涡轮机通过将主风力的能量转换为转子叶片的旋转能量来从风力提取能量。通过转子叶片所获取的旋转能量将驱动一系列液压泵，液压泵将旋转能量传递至加压流体。加压流体将传递、平衡并且存储所捕获的能量于液压蓄能器中，液压蓄能器使能量处于一压力下，该能量然后通过阀以可控方式可释放。

通过膜囊(隔膜)、钢活塞或者钢风箱以在蓄能器中维持流体压力。这些选择方案的每个使用液压压力迫使囊、活塞或者风箱抵抗惰性气体，该气体在施加的压力下将压缩。使用该加压的惰性气体迫使加压流体流出可控释放阀以及高压管以驱动液压电动机，液压电动机又驱动安装在地面上的多个永磁体发电机(PMG)以产生电力。SES使用由管道式扩散器风力涡轮机的空气动力所产生的高-低空气压力区域来通过转子系统推动或者抽吸空气。在风力涡轮机的后方所产生的低压力区域迫使空气加速通过转子，这样，比起开放式转子风力涡轮机产生了更大的风能。内、外转子反向旋转以降低振动以及不对称效应。

一系列液压泵通过电磁联接件连接至数个驱动轴，电磁联接件使SES根据风速来切换各液压泵的开关，或者一系列液压泵连接至数个驱动轴但不具有电磁联接件，每组转子有一个驱动轴。当使用SES但不具有电磁联接件时，使用可变排量液压泵使得能切断或者关闭不想要的液压泵，无需保持与标准非可变排量液压泵关联的不想要的机械拖曳。电磁联接件当关闭时对系统具有异常低的摩擦或者拖曳以改善驱动效率以及最大化能量输出。多个发电机通过相同电磁联接件系统打开或关闭以提供最大效率。因为转子驱动器从发电机脱离，所以当风速低时或者当需要额外能量来提供按需恒定能量供给时，SES能够使用混合功率源以驱动发电机。

电能量能够被传递至终端用户或者输电网，或者能够用电能量通过电化学离子交换来为开采处理提供动力以用于从泥浆中提取金属，诸如金、铂以及铜，而不需使用污染化学剂(诸如氰化物)。在开采程序期间，泥浆经历电化学离子交换脱盐处理，电化学离子交换脱盐处理可生产氢气和氧气作为副产品，并且经历移除金属以及污染物，从而生产出饮用水。在电化学离子交换处理期间所产生的氢气和氧气被捕获并且单独存储在加压容器中，并且能够用于通过氢燃料电池来生成能量，或者通过将氢气和氧气与天然气喷射入气体涡轮机中来生成能量，气体涡轮机作为SES的备用功率供给。这使得SES能在所有时间都提供自身可持续能量。

参考图1，通过解耦的管道式扩散器多转子风力涡轮机或者风力涡轮机2来获取风能1。管道式扩散器多个转子(DDMR)风力涡轮机2包含两个或多个独立的解耦转子系统，这些转子系统的每个收集能量并且将其传递通过一系列液压泵。

风力在行进过风力涡轮机时加速，这允许SES超过贝兹定律(1919年德国物理学家Albert Betz创建的有关通过开放式转子风力涡轮机从风力中可获得的最大可能能量的理论)所获得的能量水平。设计风能系统的本领域技术人员使用贝兹定律来预测通过开放式转子风力涡轮机可能获得的能量水平。DDMR空气动力学封装的整流罩和扩散器会降低转子末端以及塔旁通噪声，并且回收通过开放式转子的叶片末端所损失的能量。反向旋转的转子组件的每个将驱动一大齿轮，大齿轮又驱动多个液压泵。液压泵齿轮机构包含电磁联接件，电磁联接件将液压泵与主齿轮驱动器联接或者脱离，从而允许取决于可获得的风速或者液压压力来单独打开或关闭各液压泵。SES能够在不具有电磁联接件的情况下操作，但因增加机械拖曳或者摩擦会损失一些效率。

通过在低风速时脱开不想要的可变排量液压泵，可降低能量传递中的操作拖曳并且提高效率，从而使得SES在非常低风速下产生能量。每个可变排量液压泵具有电磁操作的旁通阀，该旁通阀使流体流转移流过未使用的可变排量液压泵。功率控制单元(PCU)经由电传感器监控风速38、驱动轴速度以及液压压力，然后处理该数据以确定在任何时刻需要及时启动多少个可变排量液压泵。

在低风速时，PCU将启动小数量的可变排量液压泵，(例如，一个至四个)以降低驱动液压所需的能量，因而根据给定风速最大化能量效率。在更高风速下，PCU将自动增加可变排量液压泵的数量以从风力提取进一步的能量。在优选实施例中，SES液压驱动器能够包含六至三十个可变排量液压泵，这取决于各液压泵的输出大小和风力涡轮机的转子直径。

SES外转子使用相同的液压能量回收系统作为内转子(或者转子)，但是驱动机构是不同的。外转子上的驱动器由齿圈提供，齿圈转动位于外转子底部的驱动轴。该驱动轴转动数个可变排量液压泵，如图12所示。来自可变排量液压泵或者气动压缩机的加压流体从风力涡轮机2向下流动经由高压软管4到达动态塔3的基座，在高达5000psi的操作压力下。在优选实施例中，高压液压软管是美国科罗拉多州的GatesCorporation of Denver公司制造的Gates EFG6K。本发明的动态塔(图13和14中用附图标记3示出)允许在操作及维修期间设定可变的塔高度。取决于动态塔高度调节的方向，高压软管通过位于动态塔的基座处的计算机可控的软管卷绕轮自卷绕轮被收缩或者抽出。

当SES在降低的高度下或者在维修期间操作时，位于塔的基座处的高压软管卷绕轮6收集软管。电机驱动式软管卷绕轮6和动态塔3在动态塔高度调节期间一齐操作，并且由SES计算机控制单元(CCU)37控制。软管卷绕轮以及动态塔具有额外的人工缠绕系统，作为自动防故障备用。动态塔被电动机提升以及降低，该电动机嵌入框架结构中，该框架结构改变动态塔的高度并且将动态塔锁定到适当位置。电动机由CCU37控制，CCU37监控经由嵌入动态塔(未示出)的结构传感器发送的数据以及风力涡轮机2的风速数据。结构传感器是标准工业负荷传感器，诸如英国威尔士国考布里奇市南格拉摩根的传感器技术公司制造的SM63。如果风速达到过高速度，则塔将自动下降到安全操作高度而不需要关闭转子驱动器，从而使得SES能够继续产生能量。

风力涡轮机转子以及液压驱动系统所生成的加压流体将离开软管卷绕轮，沿着固定液压管5行进，通过四通电液伺服阀9到达位于地面的液压蓄能器10。阀9控制加压液体流入和流出蓄能器10。随着主风力的速率持续改变，转子叶片的旋转速度也持续改变。利用本发明，由于使用在线液压蓄能器10，所以消除了处理持续改变的能量输入的问题，在线液压蓄能器10可吸收波动的能量水平，存储多余能量并且供给恒定可控的输出以驱动发电机。

该蓄能器克服蓄能器的单独分室内收纳的惰性气体来存储一定压力下的液压能量，液压压力的增加将压缩隔膜、活塞或者钢风箱后面的气体，隔膜、活塞或者钢风箱保持能量作为压力以用于随后的释放。然后使用施加在惰性气体上的压力来迫使液体流出蓄能器，流到安装在遥远地面上的电PMG15或者流回风力涡轮机2以在极限风力条件下从转子制动系统回收能量。液压蓄能器将精确及恒定压力下降能量通过液压线路5以及在线液压过滤器11释放至液压电动机181(图21)，液压电动机181驱动PMG15。

总之，在电力到达输电网之前，电力需要被平衡以便不会影响能量传递。在现有技术系统中，电力的平衡通常是通过移除功率中的尖峰的昂贵的电气系统来进行的。在本发明中，蓄能器10存储能量尖峰并且过滤干扰，干扰是因风力产生的能量的波动所引起的。该系统使得能量能够被保持及存储而不会通过流入地面而损失，现有技术系统中会发生能量流入地面而损失。

如图1所示，每个发电机集群收纳多个永磁体发电机(通常每个集群收纳六个永磁体发电机)，这些集群是模块化的，使得任何数量可以添加至SES系统。单个液压电动机旋转发电机驱动齿轮，发电机驱动齿轮又驱动附接至每个发电机的一系列较小齿轮以产生电能量输出。每个发电机具有电磁联接件，电磁联接件取决于液压电动机所接收到的液压压力而打开或关闭。这使得在低风速下能够降低发电机的数量，以及在高风速下能够增加发电机的数量。PMG15能够由数个风力涡轮机驱动，使得风场具有单个居中定位的PMG组件，该PMG组件收纳由多个风力涡轮机提供动力的数个永磁体发电机。

直流(DC)电能量从PMG传递至电子连结控制开关18。从此处，DC电能量输出能够被拆分以对多于一个终端用户提供动力。在图1示出的例子中，电力被用来对水脱盐系统20和氢电解器21提供动力，水脱盐系统20用于从水基泥浆中进行电化学开采金属，氢电解器21用于从脱盐水生产氢气。可替换地，电能量能够用于数个用途，包括但不限于直接馈送至输电网34。

水基泥浆19由采出的矿石构成，采出的矿石通过一系列压碎机可打碎为约20(二十)微米或更小尺寸的颗粒；打碎的矿石然后添加至水以产生泥浆。该泥浆被泵送通过一系列离子交换模块，诸如英国布里斯托的FET集团制造的模块。取决于所开采及通过电化学离子交换所提取的金属，该模块对来自泥浆的具体材料在一次通过中执行具体动作；该金属然后被烘干23并且放入单独的化合物24中。水脱盐以及金属中涉及的一些处理(尤其是移除碱金属的处理)会产生氢气和氧气气体作为副产品，这两种气体在一定压力下存储在容器26和35中。

脱盐水然后可选地通过氢电解器21以生产额外的氢气。该处理利用了来自电子连结开关18的电解处理所需的能量。电解器将水转换为氢气和氧气，然后将氢气和氧气泵送至氢气的加压存储缸26以及氧气的加压存储缸35。将加压存储缸26的氢气泵送通过止回阀27到达三通阀28，并且引导至氢燃料电池29或者货运罐30a，或者喷射入气体涡轮机36，作为混合功率源。存储在加压存储缸35中的氧气能够经由44被泵送至气体涡轮机36作为SES的混合备用源，以改善天然气的燃烧效率或者被运出用于商用使用30c。脱盐水22能够进一步被处理成饮用水，流回水系统(河流)，或者循环及泵回以用于泥浆处理。水还可以被商用运送30b。

当风能量低时，或者需要增加电能量的需求时，氢燃料电池29当需要时通过三通电开关32供给能量至电子连结开关18以用于使用在SES开采处理中，或者供给至系统的任何地方。根据需要，燃料电池的能量也能够直接馈送至输电网34。能量在进入输电网之前能够通过DC至AC转换器33从DC转换为AC。本发明要求每个系统有单个电DC至AC逆变器33，而不是像现有技术系统那样每个风力涡轮机要有单个电DC至AC逆变器。三通电开关32被控制以直接从PMG15或者从氢燃料电池29或者从这二者分配电能量至外部输电器件或者终端用户。

本发明的风力涡轮机解耦的转子以及驱动器使得额外的混合能量系统36能够通过混合可变排量液压泵12加入液压回路中以当需要时驱动PMG15。混合功率能够来自任何形式的功率供给，包括太阳能、光伏、地热、气体、蒸汽、煤、氢气、燃料电池、柴油、汽油以及生物能。当风速低或需要增加能量时，混合功率源将驱动混合可变排量液压泵12以供给流体至液压蓄能器10以产生能量。

SES中的一系列热交换器可从系统任何地方所产生的热量中回收能量，系统任何地方包括发电机16、氢电解器41和氢燃料电池31。热交换器将热转换为蒸汽，蒸汽被42和14泵送通过管45达到蒸汽发电机17，蒸汽发电机17对功率混合液压泵12提供动力。PMG15具有水套，水套移除在操作期间产生的多余热并且将热能量传递至蒸汽发电机。

SES具有电传感器以监控风速、风力方向、液压操作以及泵压力、动态塔高度以及负荷应力(竖直以及水平)、发电机电输出、蓄能器能量储存、机械操作温度、转子速度、转子轴负荷以及气候条件。传感器直接链接至CCU37，在CCU37处，数据在被馈送回SES主动单元之前被处理及存储，以调节一些因素，诸如风力涡轮机方向以及角度、动态塔高度、以及需要启动的液压泵或者发电机的数量。CCU计算信息并且相应地反应以预设定标准。具体信息经由数据通信39被SES发送及接收，以允许对软件重新编程或者警告即将发生的机械问题。

图2是本发明的可选实施例的示意图，其中使用气动功率代替液压功率。图2示出的气动系统以与液压能量传递非常相同的方式操作，但是其使用压缩空气存储器58来平衡以及存储多余能量。风能1由风力涡轮机2获取。在图2中，风能经由多个空气压缩机被转换成气动能量而不是液压，空气压缩机收纳在风力涡轮机中，代替第一实施例的液压泵。空气压缩机通过电磁联接件连接至两个转子驱动器，电磁联接件与液压版本的风力涡轮机2中使用的电磁联接件相同。

压缩空气从风力涡轮机通过加压管55以及通过空气干燥机56以移除系统的湿气。一旦压缩空气已经行进通过干燥机56，压缩空气通过分流阀57以将空气分入到数个高压空气存储容器58中。高压空气存储容器58平衡产生的能量并且存储产生的多余能量，多余能量呈空气压力的形式，准备用于通过空气释放阀59进行可控的压力释放。加压空气通过单向阀60以及通过第二分流阀61以驱动高速气动电动机62。高速气动电动机62对发电机提供动力以生产电力。通过SES中的热交换器以及通过混合驱动式压缩机53经由热交换器54从加压空气回收多余热。该多余热被转换成蒸汽并且被管运通过两通管52以对蒸汽发电机17提供动力。使用蒸汽发电机17产生的能量来驱动混合可变排量液压泵以为SES提供额外能量。

图3是本发明的管道式扩散器多转子风力涡轮机以及动态塔的前视立体图。该图示出了管道式扩散器多转子风力涡轮机2以及动态塔3处于动态塔3的最高点设定，风力涡轮机朝前方面向主风力。还示出了动态塔3的单独阶段。因为风力涡轮机2的转子叶片被封闭而不是开放式转子或者推进器，所以它们产生小的雷达脚印(radarfootprint)，这使得本发明特定地适用于安装得靠近雷达装置。从能量系统移除齿轮箱以及发电机位于地面高度，这意味着比起常规风力涡轮机，本发明不易于遭受雷击。

图4a是本发明的管道式扩散器多转子风力涡轮机的前视立体图。整流罩80通过整流罩80陡的倾斜内表面形状产生了文丘里喷射效应，该倾斜内表面抵靠整流罩的外部形状工作。内表面的缩窄可加速以及压缩流过风力涡轮机的空气，从而当相比于较大尺寸的开放式转子风力涡轮机时可提供增加的能量。比起开放式转子风力涡轮机，整流罩80可稳定风速以及一致性。以下是文丘里流量公式：

{Q = A}_{1} \sqrt{\frac{2 (p_{1} - p_{2})}{ρ ({(\frac{A_{1}}{A_{2}})}^{2} - 1)}} = A_{2} \sqrt{\frac{2 (p_{1} - p_{2})}{ρ (1 - {(\frac{A_{2}}{A_{1}})}^{2})}} .

空气流进入风力涡轮机2的前方并且通过空气引导件82。空气引导件将通过风力涡轮机前部分的空气流引导并矫直使其进入内转子叶片83，内转子叶片83在整流罩80的内部旋转，处于最高空气压力和速率点处。风力涡轮机的内转子毂85收纳风力涡轮机驱动机构，并且空气动力学定形的塔支撑件86将涡轮机连接至动态塔3(未示出)。在整流罩80外部周围以及扩散器81下方流动的空气流被抽吸到反向旋转的外转子叶片84上。

反向旋转的外转子叶片84实现三个目的：第一，它们从整流罩80外部周围的空气流移除风能；第二，它们在风力涡轮机后方创建低压区域；以及第三，通过沿与内转子83相反的方向旋转，它们降低振动以及不对称转矩效应，并且改善风力方向稳定性。扩散器81将空气流偏离开风力涡轮机的后方以在风力涡轮机后方创建低压区域。风力涡轮机后方的低压区域通过风力涡轮机整流罩80从风力涡轮机前方的高压区域抽吸空气。从风力涡轮机前方的高压区域加速且通过整流罩80内部80的空气压缩空气。空气压缩与增加的空气速度的结合使得风力涡轮机超过贝兹定律。因为风力涡轮机2、空气动力整流罩80、扩散器81和外转子84的结合，所以到达内转子83的空气速度会是风速的三倍以上。

风力涡轮机2具有四个风速传感器88和89，它们位于整流罩80前面的外侧。风速传感器在整流罩的相邻侧以两对进行工作，即位于水平平面88的两个传感器是一对，位于竖直平面的两个传感器89是另一对。风速传感器被CCU37(见图1)监控，CCU37比较每对传感器中每个传感器记录的风速。CCU比较水平平面上的两个传感器88，如果一个传感器示出比另一传感器更高的风速，则经由三维偏航控制器143(见图15)使风力涡轮机朝向记录低风速的风速传感器转动(即，从左到右或者从右到左)。处理风速数据的软件算法将从数据中移除阵风，计算平均风力方向以保持风力涡轮机于适当位置并且停止从左到右的连续方向摆动。

竖直的一对风速传感器89(顶部以及底部位置)是以与上述风速传感器88完全相同的处理方式来控制的，但是移动区域是上至下，而不是左至右。风力有时以一定角度移动而不是刚好平行于地面，尤其在诸如建筑物或者山等的对象周围时。通过使用水平以及竖直传感器，本发明可控制风力涡轮机在三维平面中的方向以及角度，比起仅在两个维度上(左和右)移动涡轮机的现有技术系统来说，能够更好地适应与地面成角度的风力移动。风场中使用的开放式转子风力涡轮机依赖风场前面的少数量的气象站来确定风力方向，并且根据气象站(可以在一英里外)接收到的数据来转动所有风力涡轮机。在本发明中，每个风力涡轮机在三维环境中被各自优化到其自身空间中，而不需要气象站、雷达或者声纳设备。

图4b是本发明的管道式扩散器多转子风力涡轮机整流罩80和扩散器81的后视立体图。如该图所示，空气从整流罩80和扩散器81的排气口离开风力涡轮机，整流罩80和扩散器81的排气口的直径大于位于整流罩80和扩散器81前面的入口(见图4)的直径，空气从整流罩80和扩散器81前面的入口进入风力涡轮机。排气口和入口之间的尺寸差在风力涡轮机的后面生成了低压区域。位于风力涡轮机的后面的四个结构板87支撑扩散器81和整流罩80。

图5a是具有两组内转子83、95的本发明的前视立体图，图5b是其后立体图。后内转子叶片195定位在前内转子叶片83的正后方，并且从穿过内转子叶片83的空气捕获能量。撞击前内转子叶片83的风能在通过前内转子叶片83之后大约百分之三十(30％)的风能仍可用，剩余能量用来旋转后内转子叶片195。旋转后内转子叶片195的风能以与前内转子叶片83相同的方式被捕获。

后内转子叶片195是反向旋转的转子，这意味着它们在与前内转子叶片83相反的方向上旋转。当存在低风速时，流过内转子叶片的空气的质量通常引起由旋转叶片产生了切向空气流或旋转空气流。在单推进器设计中该切向空气流的能量被浪费了。布置在第一推进器后面的第二推进器利用了紊流的优势。取决于转子的旋转方向，切向空气流能够引起风力涡轮机向左或者向右偏航。

后内转子叶片195抵抗前内转子叶片83的不对称转矩效应。反向旋转的推进器比正常推进器的效率能够高百分之十六(16％)。图5a示出的后内转子叶片195具有的转子叶片数与前内转子叶片83相同，但是前组和后组转子叶片中的转子叶片的数量可以变化。例如，前内转子叶片83上有五个转子叶片，而后内转子叶片195上有六个转子叶片。

后内转子叶片195的安装是可选的，在平均速度超过35英里/小时的非常高速的区域中具有很大的益处。使用后内转子叶片195使得能够使用较小及较强直径的风力涡轮机来从更高风速中提取能量，并且该系统在低风速下仍具有益处。

图6是本发明的管道式扩散器多转子风力涡轮机的侧面图。如在该图中所示，扩散器81定位在整流罩80周围，扩散器81的前部从整流罩80的前部延伸了整流罩的大约一半长度。该图清楚地图示了在风力涡轮机的入口以及出口之间的相对的尺寸差。

图7是本发明的管道式扩散器多转子风力涡轮机的正视图，未示出动态塔。该图示出了整流罩80和扩散器81名，具有风力涡轮机塔支撑件86。

图8是本发明的风力涡轮机的侧视剖视图，图示出空气如何流过风力涡轮机。该图图示了空气流过风力涡轮机并且空气加速通过整流罩80。风力1通过风力涡轮机80的前部进入。整流罩80的内表面197图示了整流罩的内径如何很快减小以形成入口形状，该入口形状是在内转子叶片83所处的点处在变平坦之前以平滑的深倾斜度弯曲。整流罩80的内径然后逐渐增加至整流罩192的后方或者排气口。整流罩80的排气口192具有比入口孔口191直径大的孔口；排气口的直径越大，空气越快地从风力涡轮机扩散，从而形成低压区域。涡轮机后面的低压区域与整流罩80和扩散器81的空气动力学一起工作以通过风力涡轮机整流罩的中心产生吸力。

整流罩80的外表面196沿与整流罩80的内表面197相反的方向具有降低的曲线；该弯曲的外表面196增加了行进通过整流罩80的内部进入内转子叶片83的空气速度。通过整流罩80的空气速度的加速可增加由内转子叶片83从风力中所能吸取的能量。一旦空气已经通过内转子叶片83，空气速度就减小，因为大部分能量已经被转子叶片移除并且传递至风力涡轮机的驱动系统。风力涡轮机192后面风能的降低可产生比风力涡轮机191前面压力低的空气低压区域，空气压力的该压差从前至后抽吸空气。额外的一组后内转子叶片195能够朝向风力涡轮机的后面安装在内转子83后面，以进一步从风力提取能量。后内转子叶片195优选位于高风速区域中，在该区域中，较小的转子系统也是可以的，因为在非常高风速下旋转应力会施加至较大的转子叶片。

扩散器81引导风力涡轮机后面的空气向外流出并流走，这具有将离开整流罩80的空气向外牵拉的效果。因为空气速度在扩散器81的整个外边缘处快于在整流罩80后面处，所以较慢的空气被拉离风力涡轮机后方以进一步降低后面的空气压力。外扩散器81的引导边缘198与整流罩80的外表面196之间存在间隙，空气通过整流罩80的外表面196。反向旋转的外转子叶片84使用来自通过该间隙的空气的能量来旋转，该能量然后被能量传递系统获取。由外转子84移除的风能增加了扩散器81的效果，并且有助于降低风力涡轮机192后面的空气压力，从而增加风力涡轮机前面和后面之间的压力差。外转子叶片84在与内转子叶片83相反的方向上旋转以降低不对称转矩效应和振动。

每组转子叶片83以及84的末端在从整流罩80的内表面197起小于两英寸的距离内旋转(在内转子83的情形下)，或者在自扩散器81起小于两英寸的距离内旋转(在外转子84的情形下)。传统开放式转子系统或者推进器在叶片的末端会损失能量，因为该能量被向上偏转而散去，而本发明中的转子叶片可保留该能量。本发明的管道式转子系统比起开放式转子风力涡轮机可降低噪声水平，这是由于整流罩80和扩散器81所形成的封闭的环境。

图9是本发明的风力涡轮机2中定位的风力涡轮机液压驱动系统的示意操作图。该图图示了本发明如何转换由内转子叶片83提取的风能并且经由加压流体传递将该能量用于进一步的转换成电力。通过风力涡轮机的风能引起内转子叶片83旋转。该旋转所运用的能量被从风力移除并且向下通过第一驱动轴113，第一驱动轴113连接至转子毂。第一驱动轴113旋转位于风力涡轮机内部的第一齿轮90。连接至第一齿轮90的是数个第一液压泵92，第一液压泵92将加压液体泵送通过高压液压回路。每个第一液压泵92通过第一电磁联接件96a、96b连接至第一齿轮90，取决于第一电磁联接件96a、96b从PCU99接收到的信息，第一电磁联接件96a、96b打开或关闭各泵，如图1描述的。

PCU处理从位于驱动轴113上的驱动轴速度或转矩传感器93接收到的信息，和/或从液压压力接收到的信息，并且估计是否打开或关闭泵。在第一电磁联接件96a打开且第二电磁联接件96b关闭的情况下，第一齿轮90旋转，可变排量液压泵92对液压系统无拖曳，这使得所捕获的更大比例的风能能够用于能量转换。PCU还控制第一和第二电子切断阀94a、94b，第一和第二电子切断阀94a、94b与第一和第二电磁联接件96a、96b一致地打开以及关闭，使得可变排量液压泵92变得隔离以降低整个液压系统中的压力损失。第一和第二电磁联接件96a、96b连接至PCU，PCU不仅控制电磁联接件的打开和关闭，而且控制启动各电磁联接件的速度和力。

该设计的益处在于，每个可变排量液压泵能够逐步地被引入系统中，因为电磁联接件能够以与转矩转换器在齿轮箱上滑动的方式相同的方式滑动。该设计消除了任何液压压力突然增加至系统中，因而保护液压密封以及管不会发生机械故障。液压流体然后通过电液伺服阀9以及液压致动器98以控制流体压力并且阻尼泵的波动压力。通过位于致动器98任一侧的压力释放阀97来保护该系统。

在高风速下，PCU99将启动高数量的液压泵以最大化从风力提取的能量。可变排量液压泵能够单独作业或者成集群作业；例如，在一兆瓦(MW)输出的大风力涡轮机的情况下，液压泵可以以六个集群作业，每个集群中有四个泵，每个集群连接至单独的液压线路。液压线路100离开风力涡轮机并且通过居中定位的联接件而向下延伸通过动态塔。

第一和第二电磁联接件96a、96与液压泵92隔开四毫米的空气间隙，并且不具有机械连接。这消除了通常通过直接驱动线建立的振动进入轴承以及密封件中。典型开放式转子风力涡轮机中的振动会引起大多数驱动线部件(诸如齿轮箱以及发电机)的损坏，或者轴承以及密封的断裂，以及生成过度的热。在本发明中，脱离的液压驱动(液压驱动脱离，意思是转子能够转动而不驱动发电机，发电机工作而不需要转动转子)和电磁联接件消除了这些问题，同时增加了操作效率以及能量输出。

图10是风力涡轮机框架的中心以及驱动器的前视立体图，未示出外侧盖层或者主体面板。如该图所示，风力涡轮机由管状空间框架117构成，该管状空间框架117创建了坚固的轻支撑结构，该结构的维修或维护很简单。内转子叶片(见图4，附图标记83)通过单独的转子叶片附接壳体111螺接至转子毂110。转子毂110优选由金属或者碳复合材料构成。转子毂110附接至钢或碳复合材料第一驱动轴113，当风吹动时，第一驱动轴113由转子叶片旋转，从而驱动大齿轮90。旋转齿轮90驱动一系列电磁联接件96a、96b，电磁联接件96a、96b又驱动液压泵92(未示出)以从转子叶片传递能量。盘制动器112附接至第一驱动轴113，并且用来在极限条件下减慢驱动轴的旋转或者在维修期间将驱动轴锁定不动。PCU99控制液压泵的启动、转子叶片(未示出)的偏航控制和盘制动系统。

图11是风力涡轮机框架的中心的后视立体图，图示出驱动系统，为了清晰起见未示出外侧盖层或者主体面板。该图示出了液压泵92和定向切断阀94a、94b的位置。第一驱动轴113螺接至转子毂110，并且由两个大轴承120和121支撑。

图12是本发明的外转子系统的立体图。外转子84的截面构造为易于运输以及现场组装。外转子组件131在滚柱轴承133上绕整流罩80旋转，辊轴承133设在组件131内。外转子叶片84附接至该组件的外侧。附接至外转子组件的是齿圈132，其驱动外转子驱动齿轮199和第二驱动轴134。附接至第二驱动轴134端部的是第二齿轮135，其驱动一系列第二电磁联接件136，第二电磁联接件136各自连接至可变排量液压泵92。

第二电磁联接件136和可变排量液压泵92以与图9描述的内转子驱动相同的方式操作。如果风速低，将仅启动一个液压泵，在高风速下，将启动所有可变排量液压泵92。加压流体通过高压液压管45进入以及离开。因为第二电磁联接件136不通过机械连接来驱动可变排量液压泵92，所以风力涡轮机中没有振动通过或较少振动通过。振动的降低改善了可靠性并且减少了维修。

图13是本发明的动态塔3和风力涡轮机2的前视立体图，示出了处于提升位置。动态塔3是自动化机动的活动塔或者动态伸缩塔，其取决于操作状态或者由PCU99所确定的需求可自动调节风力涡轮机2的高度，PCU99通过动态塔3和风力涡轮机2上的传感器监控各种状态。动态塔3使用内置式高功率DC电动机(示出于图18)对电磁驱动器(图18的160)提供动力，以提升及降低动态塔并且还锁定动态塔于适当位置。用于竖直以及水平负荷的传感器可测量施加至动态塔的应力，速度传感器监控第一齿轮90和第二齿轮135(未示出)的旋转速度。这些传感器发送信息至CCU37，CCU37根据预编程的标准对信息(还有来自风力涡轮机的额外信息，诸如转子速度)起作用。

如果由于高风速或者来自风力涡轮机的过高转子速度使得动态塔3中的负荷传感器检测到了动态结构的移动，则动态塔3将自动降低到用于负荷应力或者风速的安全操作高度，使得风力涡轮机能够继续操作，而不是像开放式转子风力涡轮机那样关闭并且终止能量生产。动态塔使得风力涡轮机2能够组装在低水平处，然后一旦组装完整就被提升，而不需要使用大的起重机。动态塔能够被降低以用于日常维修，这比起开放式转子风力涡轮机当前采用的维修程序来说是相当安全且更经济的。

图13示出了动态塔3完全延伸，动态塔3的基座进入地面140中。在该图示中，示出了动态塔3不具有盖或者覆层。动态塔的每个部件优选由钢制成，但是也能够使用碳复合材料，碳复合材料尤其适于移动应用或者临时应用以及安装得靠近雷达系统，因为它们可降低雷达干涉。动态塔3构造的形状是六边形的，所有部分紧密地装配在一起以增加该构造的强度，同时保持易于构造。

图14是本发明的动态塔3以及风力涡轮机2的前视立体图，图示出处于降低位置。该图清楚地示出了极限提升位置与降低位置之间的高度差。

图15是动态塔的地下安装的详细立体图，处于降低位置，示出了风力涡轮机偏航控制器143以及液压管缠绕设备144。动态塔通过动态塔电磁驱动器(见图18，附图标记160)以及驱动轨道141来提升以及降低，驱动轨道141集成在动态塔142的每个单独部分中。动态塔具有集成的三维偏航控制器143，三维偏航控制器143将风力涡轮机2对准风力的平均方向。通过将偏航控制器集成入塔中，比起偏航控制独立于塔的开放式转子风力涡轮机来说，SES的制造以及组件变得相当容易和安全。

当降低动态塔时，SES能量传递中使用的液压软管将自动缠绕在卷绕轮144上，卷绕轮144位于动态塔结构3的基座处。(在替换实施例中，卷绕轮144位于地面上方)。卷绕轮144是机动化的，并且结合动态塔电磁电动机驱动器(见图18，附图标记160)一起作业以同步移动动态塔。人工操作的服务面板145定位成邻近动态塔的基座，使得动态塔在维修以及安装程序期间能够被人工操作。该人工操作的服务面板包含手动超越(manual override)以及电功率点，使得在维修或者维护期间能够添加外部功率源以对动态塔电磁驱动器系统提供动力。

图16是动态塔3的前视立体图，通过使用钢缆146和平台基座支撑147将其安装在地面的表面上。该图示出了动态塔3处于降低位置；在该例子中安装是在地面上方，用作临时安装或者用在受污地面上。通过使用钢缆146和较宽的平台基座支撑147将塔保持于适当位置，并且液压软管卷绕轮144以及人工操作的服务面板145安装在地面的表面上。钢缆146支撑动态塔并且用钢桩148钉至地面。

图17A是本发明的三维偏航控制系统的立体图，移除了面向的面板以图示出两个驱动系统。三维偏航控制与动态塔3集成在一起以在水平以及竖直平面上将风力涡轮机定位至风力的平均方向。三维偏航控制的主要部件是偏航轴承150以及中央水平平台153，偏航轴承150将风力涡轮机向左或向右旋转，中央水平平台153将风力涡轮机向前或者向后倾斜，如图17B和图17C所示。对于水平移动(向左及向右)，一系列电气偏航水平驱动电动机151附接至三维偏航控制系统内部的水平偏航齿圈157。当功率供给至电偏航水平驱动电动机151时，它们经由水平偏航驱动齿轮156向左或向右旋转三维偏航控制器，水平偏航驱动齿轮156通过水平偏航齿圈157上的驱动使得该系统转动。当从电偏航水平驱动电动机151移除电功率时，它们变得固定于适当位置，并且充当制动机构以将风力涡轮机保持于适当位置。该系统使得可精确定位风力涡轮机以获得优化风速和方向。使用液压代替所描述的电气系统可以进行上述驱动和定位。

通过竖直偏航驱动器155控制风力涡轮机的竖直定位，竖直偏航驱动器155并入结构154内并且连接至平台152上的驱动轨道153。竖直偏航驱动器155通过驱动一弯曲的偏航倾斜轨道153将偏航控制平台向上或向下倾斜。随着竖直偏航驱动器155在结构154的任一侧旋转，竖直偏航驱动器155锁定至平台152上的驱动轨道153以使风力涡轮机(见图3，附图标记2)的角度倾斜。当电功率移除时，竖直偏航驱动器155(见图18)锁定于适当位置并且充当保持制动器，从而充当安全机构并且节约使用的能量。风力涡轮机的位置由CCU(见图1，附图标记37)确定，CCU接收风速传感器88以及89(见图4)的数据，风速传感器88以及89提供平均风力方向并且移除风力中的间歇阵风。以这种方式，能够在三维场中精调风力涡轮机的位置以提取可获得的优化风能。

在多个风力涡轮机定位成靠近在一起的风场中，增强了风场的效率，因为每个风力涡轮机针对该风力涡轮机所在部位的风力状态被优化，而不是所有风力涡轮机都根据中央风力数据点来工作。本发明的三维偏航控制在城区中以及风力变成紊流的大楼上具有相对大的好处。离开风力涡轮机的空气能够被向上或向下引导，使得风力涡轮机能够被组合的更靠近在一起。

本发明的三维偏航控制系统可控制流过风力涡轮机(见图3，附图标记2)的风流以提取可获得的最大风能，还通过将风力涡轮机倾斜或者转动离开主风力来控制以极限风速流过的风力涡轮机的风速以降低到达转子叶片的风力的速度。控制风力涡轮机相对主风力的角度的能力与CCU(见图1，附图标记37)控制动态塔(见图3，附图标记3)高度的能力相结合，这使得SES可以在使风力涡轮机与风力成角度的非常高的风速下操作，而无需制动及停止转子的转动来避免对风力涡轮机的破坏。开放式转子风力涡轮机在五十五(55)英里/小时的风速下通常会终止旋转，而本发明在高达八十(80)英里/小时的风速下仍将操作。

图17B是本发明风力涡轮机2的立体图，其在三维偏航控制系统上向前倾斜了10度(10°)193。图17C是本发明风力涡轮机2的立体图，其向后倾斜194了10度(10°)。风力涡轮机2能够在向上或向下两个方向上倾斜高达35度(35°)。

图18是动态塔驱动系统的立体图，其用以在操作期间提升以及降低动态塔。动态塔(见图3，附图标记3)组装成数个段142，每个段142装配在降动态塔的下段的内部。并入动态塔的六边形框架内的是一系列电磁驱动器160，它们控制塔的每个段的移动。电磁驱动器160在六边形框架结构的相对两侧成对工作，每个六边形段142具有动态塔电磁驱动器160以及动态塔辊引导件164，动态塔辊引导件164与动态塔电磁驱动器相同但是不具有功率驱动。动态塔的每个抬升段142具有至少两对电磁驱动器160，每对能够提升动态塔段142的设计抬升能力。每个动态塔具有两个电路，每个塔的每对电磁驱动器160在两个电路中任一电路故障时可操作，使得一个电路故障时动态塔仍能够操作。

动态塔电磁驱动器齿轮160锁定至驱动轨道141，并且随着电磁驱动器旋转，动态塔电磁驱动器齿轮160向上或向下移动动态塔段142。电磁驱动器160还是用于动态塔的制动机构。在没有电供给时，电磁驱动器齿轮160锁定于适当位置，仅在有电功率时才变得操作，这意味着如果所有功率都丧失的话动态塔自动锁定。

图19是本发明的动态塔电磁驱动器160的详细内部视图。该图示出了电磁驱动器160，高功率DC电动机162安装在动态塔142中。DC电动机162装配在动态塔的框架结构中，并且能够通过塔框架任一侧的面板来访问。DC电动机162通过锥齿轮163驱动电磁驱动器齿轮160以从竖直轴线至水平轴线获得输出。电磁驱动器160凹陷至该结构的框架中，仅突出到框架外部以链接驱动轨道141(见图18)。该构造能够使得动态塔142的每个段可靠地装配在正下方的段的内部，从而消除动态塔段142的任何横向移动。

每组电磁驱动器能够操作动态塔的移动。当电流切断时，电磁齿轮驱动器自动锁定于适当位置以保持动态塔于适当位置，当塔高度无需调节时，这充当安全机构并且节约了能量。

除了电磁驱动器160和DC电动机162，塔的每个段具有滚柱齿轮，滚柱齿轮保持塔的各段紧密抵靠插入的伸缩段的内部，并且提供塔杆的强度，类似于刚性单元。滚柱齿轮与电磁齿轮驱动器160相同，但不具有对齿轮移动提供动力的DC电动机162。与动态塔电磁驱动器一样，当电功率供给移除时滚柱齿轮锁定以保持塔杆于适当位置。动态塔中的两个电路具有位于塔的基座处的通过人工地操作服务面板145(见图15)的插接备用系统，插接备用系统能够由经训练的维修人员使用以释放电磁锁定以用于维护和常规维修。

图20是本发明的永磁体发电机15的立体图，示出了处于竖直方位，具有水套以及PMG电磁联接件172。如该图所示，单个PMG15用来将风能转化为高压直流电输出。PMG15在相同发电机集群中操作，当有需求时，这些发电机各自打开及关闭。在优选实施例中，PMG15是200千瓦，其测得的高度为1.2米(四个英尺)，直径为15厘米(六个英寸)，重量为200千克(440磅)。用于2-MW风力涡轮机的PMG15的总重量是2吨，相反，在开放式转子风力涡轮机中标准感应发电机是三十(30)吨。PMG15能够制造成输出容量从十千瓦到若干兆瓦。

PMG15由组件顶部的发电机驱动齿轮171所驱动，发电机驱动齿轮171由液压或者气动电动机以设定齿轮速度5000rpm转动。发电机驱动齿轮171转动PMG电磁联接件172，PMG电磁联接件172转动封装在PMG15外壳和水套中的发电机。PMG电磁联接件旋转PMG15中的驱动器而无需直接机械连杆，这显著降低了驱动系统传递的振动，当需要时使得能够将发电机从齿轮驱动器171拆卸。PMG生成的电力通过发电机底部的电力线缆173传递。

在操作中，PMG15因机械运动而生成热，任何类似发电机也是那样。PMG15具有并入PMG15的壳体中的水套，水套通过使冷却液围绕发热机械部件的外侧流动来冷却发电机。冷却液通过入口连接器175进入PMG15，并且通过出口连接器174离开该系统，在出口连接器174处，现在热液体通过热交换器以移除热能量并且将液体循环回到并入PMG15的壳体中的水套。以这种方式，热交换器提取的热能量被回收回SES系统。PMG15安装在框架中并且经由固定板176锚固在适当位置。

图21是本发明的模块化发电机集群以及液压驱动系统的立体图，示出了具有安装框架。该图图示了多个PMG15的集群如何操作，以及各个PMG如何装配入发电机集群框架185中。在该例子中，PMG由发电机集群框架185顶部处的单个大液压电动机181驱动。

液压电动机181旋转框架185的顶段的底侧的发电机集群驱动齿轮180。发电机集群驱动齿轮180旋转并且进而转动PMG15顶部处的PMM发电机电磁联接件172。CCU(见图1，附图标记37)监控液压电动机181的液压压力，并且计算能够启动多少PMG15来发电。取决于可获得的液压压力，CCU打开或关闭各个PMG电磁联接件172。当电磁联接件172关闭时，来自PMG15的拖曳或者摩擦被从驱动系统完全移除，以提高自可获得的液压压力的能量输出的效率。当驱动发电机的可用能量低时，CCU启动小数量发电机，当可用能量高时，CCU激活集群中的所有PMG。

PMG切换系统使得各个发电机15能被替换或者维护，而不需要切断SES，从而避免任何停工时间。发电机集群框架185设计成允许尽可能快地移除及替换任何单独的发电机。每个PMG15具有单独的保持托架186，保持托架186通过两个螺栓保持处于适当位置，并且PMG15的底部螺接至框架187的下段。PMG集群设计成为模块化的，使得当能量需求增加或减少时可以添加或减去额外的单元。

现有技术的500千瓦至3兆瓦大小的大风力涡轮机通常在35英里/小时风速下产生其优化能量输出。一旦风力涡轮机达到其优化操作速度，直至达到需要切断该风力涡轮机的风速之前该风力涡轮机将产生相同的电输出，该风速在3MW风力涡轮机的情形下通常是50至55英里/小时之间，使得3MW风力涡轮机在35英里/小时产生3MW，在50英里/小时产生3MW。本发明在任何给定风速下并不终止多余能量的产生；相反，在更高风速下其产生更高的电输出。例如，本发明的风力涡轮机在35英里/小时风速下将产生3兆瓦电输出，在45英里/小时将产生6兆瓦电能量，并且在55英里/小时将产生12兆瓦电能量。这是因为在风速超过五十五(55)英里/小时之前，本发明并不需要制动或减慢转子叶片，还因为SES使用多个发电机捕获可获得的所有风能。因为风速每增加每小时10英里的速度将从风力可获得的能量增加了两倍，所以三十(30)英里/小时产生3兆瓦的现有技术风力涡轮机在四十五(45)英里/小时的时候本应产生6兆瓦，但实际上仅产生了3兆瓦。这意味着现有技术风力涡轮机在四十(40)英里/小时以上的风速下浪费了它们所能产生的很多能量。

位于每个框架顶部的是四个抬升钩182，以允许抬升和移动完整的发电机集群。因为高压直流发电机从风力涡轮机脱离，所以它们能够由额外形式的功率源驱动，诸如光伏、天然气或者煤。

图22是本发明的蝙蝠威慑系统的示意图。因碰撞转子叶片或者飞入转子叶片后面的低压区域，蝙蝠被开放式转子风力涡轮机频繁致死。空气压力的突然下降会引起蝙蝠的肺坍塌，从而杀死动物。蝙蝠通过发射超声使用回声定位法来导航，超声遇到实物会回弹以创建回声。通过比较发出脉冲与返回的回声，蝙蝠的大脑以及听觉神经系统产生蝙蝠周围的图像以用于导航。每个蝙蝠产生其自身唯一的声波脉冲信号，该信号允许蝙蝠识别其自身信号，甚至是在包含上千只其它蝙蝠的洞穴中。

图22示出的蝙蝠威慑系统优选附接至涡轮机2的蝙蝠需要避开的区域(具体地，涡轮机2的后区域)。该系统捕获蝙蝠的独特信号并且将其发射回蝙蝠，从而使得蝙蝠相信在其中间路径中有大的实物并且其必须改变方向来避开该实物。该信号能够被延迟，并且及时插在现存实物(诸如风力涡轮机)的自然反射脉冲之间从而使得该物体看起来更靠近蝙蝠，或者简单地以快速序列发射回以使得空气的空区对于蝙蝠来说看起来是实体的。以这种方式，风力涡轮机后面的低压区域能够保持清空蝙蝠以避免对动物的伤害。

独特的声波蝙蝠信号200由扩音器201接收，并且通过预放大器202提高信号。信号然后在从模拟信号转换为数字信号204之前通过低通滤波器203以移除不想要的频率，仅留下蝙蝠声波频率。在信号通过数模转换器206以将信号转换回模拟声音之前，数字声音处理器205将信号修改为所需输出(在该例子中，使蝙蝠相信涡轮机后面的空的低压区域是实体的)。声音然后通过放大器207以提高信号，准备传递通过扬声器208。蝙蝠威慑系统能够使用在需要让蝙蝠离开一区域而不会对蝙蝠造成损害的任何应用中。

虽然已经示出并且描述了本发明的优选实施例，但是，对本领域的技术人员来说很明显的是，可以进行许多改变以及修改，这并不超出本发明的广义方案。附随的权利要求因此旨在覆盖所有这种改变以及修改，因为它们落入本发明的精神和范围内。

Claims

1.一种风能系统，该风能系统包括：

(a)风力涡轮机，该风力涡轮机包括由扩散器围绕的整流罩；

(b)多个内转子叶片，所述多个内转子叶片位于所述整流罩的内部，其中所述多个内转子叶片绕内转子毂旋转；

(c)多个外转子叶片，所述多个外转子叶片定位于所述扩散器和所述整流罩之间，其中所述多个外转子叶片相对于所述多个内转子叶片反向旋转；

(d)驱动机构，该驱动机构位于所述内转子毂内；

(e)动态伸缩塔；以及

(f)塔支撑件，该塔支撑件将所述风力涡轮机连接至所述动态伸缩塔。

2.根据权利要求1所述的风能系统，该风能系统进一步包括多个空气引导件，所述多个空气引导件位于所述整流罩的内部并且位于所述内转子叶片的前方。

3.根据权利要求1所述的风能系统，其中，所述外转子绕所述整流罩在滚柱轴承上旋转。

4.根据权利要求1所述的风能系统，该风能系统进一步包括安置在所述整流罩的位于所述扩散器前方的外表面上的两个水平风速传感器以及两个竖直风速传感器，其中，所述两个水平风速传感器在水平面上彼此相对安置，并且所述两个竖直风速传感器在竖直面上彼此相对安置。

5.根据权利要求1所述的风能系统，其中，所述整流罩和扩散器均包括具有内径的排气口以及具有内径的入口，并且其中，所述整流罩的所述排气口的内径大于所述整流罩的所述入口的内径，并且所述扩散器的所述排气口的内径大于所述扩散器的所述入口的内径。

6.根据权利要求1所述的风能系统，其中，所述整流罩和扩散器均包括后边缘，其中，所述整流罩和扩散器的所述后边缘大致竖直地对准，其中，所述整流罩从该整流罩的所述后边缘向该整流罩的前边缘延伸特定长度，其中，所述扩散器从该扩散器的所述后边缘向该扩散器的前边缘延伸特定长度，并且其中，所述扩散器的所述特定长度等于所述整流罩的所述特定长度的大约一半。

7.根据权利要求1所述的风能系统，其中，所述内转子叶片连接至第一驱动轴，其中，所述第一驱动轴连接至所述内转子毂，其中，所述第一驱动轴旋转第一齿轮，其中，所述第一齿轮连接至通过高压液压回路泵送加压液体的多个第一可变排量液压泵，其中，所述多个第一可变排量液压泵中的每个通过第一电磁联接件连接至所述第一齿轮，并且其中，所述第一电磁联接件由功率控制单元控制，该功率控制单元处理来自位于所述第一驱动轴上的速度传感器的信息。

8.根据权利要求1所述的风能系统，其中，所述内转子叶片连接至第一驱动轴，其中，所述第一驱动轴连接至所述内转子毂，其中，所述第一驱动轴旋转第一齿轮，其中，所述第一齿轮连接至通过高压液压回路泵送加压液体的多个第一可变排量液压泵，其中，所述多个第一可变排量液压泵中的每个通过第一电磁联接件连接至所述第一齿轮，并且其中，所述第一电磁联接件由功率控制单元控制，该功率控制单元处理来自位于所述第一驱动轴上的转矩传感器的信息。

9.根据权利要求7或8所述的风能系统，该风能系统进一步包括当所述多个外转子叶片旋转时旋转的齿圈，其中，所述齿圈接合外转子驱动齿轮，其中，所述外转子驱动齿轮连接至第二驱动轴，其中，所述第二驱动轴连接至第二齿轮，其中，所述第二齿轮驱动多个第二电磁联接件，并且其中，所述多个第二电磁联接件中的每个连接至第二可变排量液压泵。

10.根据权利要求9所述的风能系统，该风能系统进一步包括监控所述第一齿轮和第二齿轮的旋转速度的一个或多个传感器，其中，所述动态伸缩塔将所述风力涡轮机定位在一高度处，其中，所述动态伸缩塔包括一个或多个负荷传感器，并且其中，计算机控制单元基于来自监控所述第一齿轮和第二齿轮的旋转速度的所述一个或多个传感器的数据和所述动态伸缩塔中的所述一个或多个负荷传感器的数据来自动调节所述风力涡轮机的高度。

11.根据权利要求1所述的风能系统，其中，所述内转子叶片连接至第一驱动轴，其中，所述第一驱动轴连接至所述内转子毂，其中，所述第一驱动轴旋转第一齿轮，其中，所述第一齿轮连接至通过高压气动回路泵送加压流体的多个第一空气压缩机，其中，所述多个第一空气压缩机中的每个通过第一电磁联接件连接至所述第一齿轮，并且其中，所述第一电磁联接件由功率控制单元控制，该功率控制单元处理来自位于所述第一驱动轴上的速度传感器的信息。

12.根据权利要求1所述的风能系统，其中，所述内转子叶片连接至第一驱动轴，其中，所述第一驱动轴连接至所述内转子毂，其中，所述第一驱动轴旋转第一齿轮，其中，所述第一齿轮连接至通过高压气动回路泵送加压流体的多个第一空气压缩机，其中，所述多个第一空气压缩机中的每个通过第一电磁联接件连接至所述第一齿轮，并且其中，所述第一电磁联接件由功率控制单元控制，该功率控制单元处理来自位于所述第一驱动轴上的转矩传感器的信息。

13.根据权利要求11或12所述的风能系统，该风能系统进一步包括当所述多个外转子叶片旋转时旋转的齿圈，其中，所述齿圈接合外转子驱动齿轮，其中，所述外转子驱动齿轮连接至第二驱动轴，其中，所述第二驱动轴连接至第二齿轮，其中，所述第二齿轮驱动多个第二电磁联接件，并且其中，所述多个第二电磁联接件中的每个连接至第二空气压缩机。

14.根据权利要求13所述的风能系统，该风能系统进一步包括监控所述第一齿轮和第二齿轮的旋转速度的一个或多个传感器，其中，所述动态伸缩塔将所述风力涡轮机定位在一高度处，其中，所述动态伸缩塔包括一个或多个负荷传感器，并且其中，计算机控制单元基于来自监控所述第一齿轮和第二齿轮的旋转速度的所述一个或多个传感器的数据和所述动态伸缩塔中的所述一个或多个负荷传感器的数据来自动调节所述风力涡轮机的高度。

15.根据权利要求1所述的风能系统，其中，通过平均方向的风来产生能量，并且其中，所述动态伸缩塔包括将所述风力涡轮机对准风的平均方向的集成的三维偏航控制器。

16.根据权利要求15所述的风能系统，其中，所述三维偏航控制包括附接至水平偏航齿圈的多个偏航水平驱动电动机以及连接至位于偏航控制平台上的驱动轨道的多个竖直偏航驱动器。

17.根据权利要求1所述的风能系统，该风能系统进一步包括蝙蝠威慑系统，其中，所述蝙蝠威慑系统包括扩音器、预放大器、低通滤波器、模数转换器、数字声音处理器、数模转换器、放大器以及扬声器，并且其中，所述蝙蝠威慑系统附接至所述风力涡轮机。

18.根据权利要求1所述的风能系统，该风能系统进一步包括蝙蝠威慑系统，其中，所述蝙蝠威慑系统包括扩音器、预放大器、低通滤波器、模数转换器、数字声音处理器、数模转换器、放大器以及扬声器，并且其中，所述蝙蝠威慑系统附接至所述动态伸缩塔。

19.根据权利要求7或8所述的风能系统，该风能系统进一步包括一个或多个液压蓄能器，所述一个或多个液压蓄能器压缩惰性气体并且使用压缩的惰性气体迫使所述加压液体通过可控释放阀以及通过高压管以驱动混合可变排量液压泵。

20.根据权利要求19所述的风能系统，其中，所述混合可变排量泵驱动一个或多个安装在地面上的多个永磁体发电机以产生电力。

21.根据权利要求7或8所述的风能系统，其中，所述第一可变排量液压泵的每个均包括电磁操作的旁通阀，所述旁通阀在所述第一可变排量泵不使用时将流体流转移通过所述第一可变排量液压泵。

22.根据权利要求7或8所述的风能系统，其中，所述功率控制单元经由电传感器监控包括风速、驱动轴速度以及液压压力的数据，并且处理所述数据以确定在任何时刻及时需要启动多少个第一可变排量液压泵。

23.根据权利要求9所述的风能系统，其中，所述功率控制单元经由电传感器监控包括风速、驱动轴速度以及液压压力的数据，并且处理所述数据以确定在任何时刻及时需要启动多少个第二可变排量液压泵。

24.根据权利要求1所述的风能系统，其中，当风速达到特定速率时，所述动态伸缩塔被自动降低至安全操作高度而无需关闭内、外转子叶片。

25.根据权利要求1所述的风能系统，其中，所述转子叶片的旋转速度随着风速的改变而改变。

26.根据权利要求1所述的风能系统，该风能系统进一步包括液压蓄能器，该液压蓄能器从风吸收波动能量水平，存储多余能量并且供给恒定且可控输出以驱动多个永磁体发电机。

27.根据权利要求26所述的风能系统，其中，所述多个永磁体发电机被容纳在模块化发电机集群中。

28.根据权利要求27所述的风能系统，其中，所述模块化发电机集群当需要时各自地打开及关闭。

29.根据权利要求26所述的风能系统，其中，每个永磁体发电机被发电机驱动齿轮所驱动，并且其中，所述发电机驱动齿轮转动永磁体发电机联接件，该永磁体发电机联接件旋转永磁体发电机中的驱动器而无需直接机械连接。

30.根据权利要求26所述的风能系统，其中，每个永磁体发电机包括水套，所述水套通过使冷却液围绕发热机械部件流动而冷却所述永磁体发电机。

31.根据权利要求29所述的风能系统，其中，计算机控制单元监控驱动所述发电机驱动齿轮的液压电动机处的液压压力，计算要启动多少个永磁体发电机来发电，并且根据可用的液压压力将各永磁发电机电磁联接件打开或关闭。

32.一种风能系统，该风能系统包括：

(a)风力涡轮机，该风力涡轮机包括由扩散器围绕的整流罩；

(b)多个第一内转子叶片，所述多个第一内转子叶片位于所述整流罩的内部，其中所述多个内转子叶片绕第一内转子毂旋转；

(c)多个第二内转子叶片，所述多个第二内转子叶片位于所述整流罩的内部并且位于所述多个第一内转子叶片的后方，其中，所述多个第二内转子叶片绕第二内转子毂在与所述多个第一内转子叶片相同的方向上旋转；

(d)多个外转子叶片，所述多个外转子叶片定位于所述扩散器和所述整流罩之间，其中所述多个外转子叶片相对于所述多个第一内转子叶片和多个第二内转子叶片反向旋转；

(e)驱动机构，该驱动机构位于所述内转子毂内；

(f)动态伸缩塔；以及

(g)塔支撑件，该塔支撑件将所述风力涡轮机连接至所述动态伸缩塔。

33.一种开采金属的方法，该方法包括：

(a)使用权利要求1所述的风能系统来产生能量；

(b)使泥浆经过电化学离子交换脱盐处理以从所述泥浆移除贵金属并且生产氢气和氧气；

(c)通过从所述泥浆移除金属以及污染物来生产饮用水；以及

(d)将在所述脱盐处理期间产生的氢气和氧气存储在加压容器中。