CN105626375A - 高空运转平台和利用高空风能发电的供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高空运转平台和利用高空风能发电的供电系统，高空运转平台包括空中作业装置和利用高空风能发电的供电系统，供电系统包括至少一个高空风能发电装置，发电装置包括伞形风筝和高空发电部分，高空发电部分由涡轮机和发电机构成，发电机的电能输出端供电连接空中作业装置；当发电系统包括至少两个高空风能发电装置时，所有的高空风能发电装置中的发电机串联设置。该发电系统能够实现风速高速化、转速高速化、电压高压化、重量轻量化、体积小型化，从而提高发电装置的实用化程度。该发电系统将所有的发电装置中的发电机串联设置，能够极大提升发电电压。

Description

高空运转平台和利用高空风能发电的供电系统

技术领域

本发明涉及高空运转平台和利用高空风能发电的供电系统，属于高空风能发电领域。

背景技术

空气运动具有动能。空气在单位时间(1秒)流经单位面积(1平方米)时，则空气具有的风功率密度为P＝1/2*ρv³。其中，ρ为该处空气的密度，v为该处空气的流动速度。

高空的风速远高于地面，且风速较少受地形地貌影响，风能稳定，故高空的风能密度远高于地面，可以是低空风能密度的十倍至百倍。而利用高空风能进行发电目前仍基本处于试验状态。

利用高空风能发电技术归纳起来，可以分为三大类：

一类是利用氦气球、热气球、飞艇等升力作用，将发电机升到半空中，在高空中利用丰富的风能转化为机械能，机械能转化为电能，之后通过电缆传到地面电网。

该类技术路线的缺陷主要是发电功率受限制，发电机功率增加，重量一般也会增加，升空难度加大；此外，由于系统整体较重，发电机组很难升到千米以上的高度，同时因为发电系统位于高空无法通过变压器升压，大功率情况下势必使用大电流输电，所以必须使用直径较粗的导线，这无疑又加大了整个系统的重量。加之氦气球随着升空高度的提升，空气密度下降，氦气球所受浮力下降。这些原因限制了该类技术路线的公司设备上升高度，并且气球类技术路径的风电设备升空高度多分布在300至500米的范围内；另外，充氦气需要成本，氦气球对于气囊的材质要求较高，以防止氦气过多泄漏。

这一技术路线的典型代表为Altaerosenergies的高空风电系统“空中浮动涡轮”(BAT)。发电机被装在一个巨大的充氦飞艇里，上升高度约为300米左右，BAT利用高空的高速风流，发电量比地面风力发电装置高一倍。

另一类技术路径是将发电机组固定在地面，通过巨型“风筝”或固定翼飞行器，在空中利用风能拉动地面发电机组，从而将风能转化为机械能，带动地面的发电机转化为电能，从而解决电缆和发电机的自重问题。

意大利KiteGen的MARS(MagennAirRotorSystem)系统是该类技术路线的典型代表。MARS系统主要由高空的拖曳风筝和地面的发电设备两部分组成。拖曳风筝和地面的风力发电机相连，并通过安装在发电设备上的航空感应器来控制风筝旋转的方向和路径，以最大限度带动地面发电机旋转并发电。该类技术路线的最大难点在于控制发电系统的稳定性。另外，有的风筝采用伞形结构，降落伞的圆形对称结构有利于提高系统稳定性。利用高空风能做上下运动，产生的机械能拉动地面发电机转化为电能。空中系统只需要改变高度即可，空中控制系统存在自稳定特点，容易控制飞行姿态。系统做功过程只是上下运动，不会有“乱跑”的问题，控制的难点在于对处于高空的降落伞的收伞和放伞操作。

第三类为用缆绳系留于地面的旋翼机，其旋翼为整个装置提供升力并发电。该方式实际上是一个停留在空中的发电平台，在上面安装了多个常规的旋翼。旋翼在风速高时，发电并提供升力；当风速较低时，旋翼机产生的升力不足以使发电装置升在空中，可以通过电力电缆从地面向系统送电，从而使旋翼机以电动直升机方式运行，以产生足够的升力。升降作业时，同样以电动直升机方式运行提供升力。该种方式优点突出，但成本相对较高。

第一、第三种采用空中发电平台的方式，发电装置的尺寸和重量大，电压输出低，电流大，连接地面的电力电缆的截面尺寸大，自重大，这些因素共同影响装置的升空能力，限制单机容量的提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用高空风能发电的供电系统，用以解决传统的高空发电装置均存在一定缺陷的问题。本发明同时提供一种高空运转平台。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种利用高空风能发电的供电系统，包括至少一个高空风能发电装置，所述发电装置包括伞形风筝和高空发电部分，所述高空发电部分由涡轮机和发电机构成，所述伞形风筝的前端至后端呈渐缩结构，所述风筝的后端开口，所述开口处固定设置所述涡轮机，该涡轮机与发电机机械传动连接，所述发电机具有用于为空中设备充电或者供电的电能输出端；

当发电系统包括至少两个高空风能发电装置时，所有的高空风能发电装置中的发电机串联设置。

所述伞形风筝的开口的后端设置有一个气囊，该气囊的前端与所述伞形风筝的后端固定设置，所述气囊具有一个前端至中端呈渐缩结构、中端至后端呈渐扩结构的通风通道，所述涡轮机设置在所述中端处。

发电机设置在涡轮机的前方，且同轴设置。

所述发电机设置在所述开口的前端，所述涡轮机设置在所述开口的后端。

所述涡轮机的后端设置有一个呈渐扩结构的喇叭形排风口。

一种高空运转平台，包括空中作业装置和利用高空风能发电的供电系统，所述供电系统包括至少一个高空风能发电装置，所述发电装置包括伞形风筝和高空发电部分，所述高空发电部分由涡轮机和发电机构成，所述伞形风筝的前端至后端呈渐缩结构，所述风筝的后端开口，所述开口处固定设置所述涡轮机，该涡轮机与发电机机械传动连接，所述发电机的电能输出端供电连接所述空中作业装置；

当发电系统包括至少两个高空风能发电装置时，所有的高空风能发电装置中的发电机串联设置。

所述伞形风筝的开口的后端设置有一个气囊，该气囊的前端与所述伞形风筝的后端固定设置，所述气囊具有一个前端至中端呈渐缩结构、中端至后端呈渐扩结构的通风通道，所述涡轮机设置在所述中端处。

发电机设置在涡轮机的前方，且同轴设置。

所述发电机设置在所述开口的前端，所述涡轮机设置在所述开口的后端。

所述涡轮机的后端设置有一个呈渐扩结构的喇叭形排风口。

本发明提供的供电系统具有以下有益效果，1)通过风筝提供升力、并依靠自身的伞形特征形成高速风，该高速风能够驱动涡轮机转动，进而带动发电机转动，以实现发电；发电装置对涡轮机没有严格要求，因为伞形特征能够形成高速风，所以该供电系统适用于小型、轻量化的涡轮机，形成的高速风能够带动涡轮机做功，实现涡轮机的转速高速化；并且，高速转动的涡轮机能够带动发电机高速转动，所以，该发电装置中的高空发电部分中不用设置用于提升转速的变速装置，只利用涡轮机和发电机即可进行有效发电；2)由于发电机的输出电压与转速成正比，所以高速转动的涡轮机可以提升发电机的输出电压，发电机的外形尺寸、定子用导体线径无需做的很大，只需较小的尺寸和线径即可满足要求；由于发电机能够输出较高的电压，所以空中发电部分中也无需设置变压器等电压转换设备，有效降低空中部分的重量。所以，该供电系统的核心在于空中设备的风速高速化、转速高速化、电压高压化、重量轻量化、体积小型化，从而提高实用化程度。

并且，该供电系统将发出的电能用于为高空作业装置进行供电，作为高空作业装置的电能，实现不间断地输出电能，保证了高空作业装置的不间断运行，极大地提升了作业装置的工作效率，解决了无法不间断工作的实际问题；另外，该供电装置还可以作为充电系统，为高空作业装置中的供电电源进行充电，同样保证了高空作业装置的不间断运行。所以，该供电系统不管是作为作业装置的供电电源还是用于为作业装置的电源进行供电，其均能保证作业装置的完美运行。

另外，本发明提供的供电系统可以根据实际情况设置多个发电装置，将所有的发电装置中的发电机串联设置，能够极大提升发电电压，能够满足大电压的需求，降低空中设备的重量和投入成本。

附图说明

图1是高空风能发电装置第一个实施例的结构示意图；

图2是涡轮机和发电机的连接示意图；

图3是风筝中的高速风的流动示意图；

图4是氦气球作为辅助升力源与伞形风筝的连接示意图；

图5是辅助风筝作为辅助升力源与伞形风筝的连接示意图；

图6-a是外部升力源提升伞形风筝时与伞形风筝的连接示意图；

图6-b是外部升力源与伞形风筝脱钩时的示意图；

图7是多个伞形风筝连接示意图；

图8是多个发电机串联连接的原理示意图；

图9是交流发电机与负载之间的连接电路示意图；

图10是涡轮机和发电机另一种连接方式的示意图；

图11是高空风能发电装置第二个实施例的结构示意图；

图12是高空风能发电气囊的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

高空运转平台实施例1

高空运转平台包括高空作业装置和利用高空风能发电的供电系统，该供电系统用于为该作业装置进行供电，该供电系统作为该作业装置的供电电源，两者始终连接在一起。另外，供电系统可通过设置无线通讯模块来与地面进行数据通讯。

空中作业装置为现有的一些空中作业装置，比如气象检测系统，传输信号中转站，空中飞艇，或者其他的空中作业装置，由于作业装置为现有的装置，在这里不再具体说明。以下对供电系统进行详细描述。

该利用高空风能发电的供电系统通过自身的发电来为空中作业装置提供电能。另外，该供电系统包括至少一个发电装置，以下分别对只包括一个发电装置和包括至少两个发电装置两种情况分别进行说明。

首先说明只包括一个发电装置的情况。

如图1所示，该高空风能发电装置主要包括伞形风筝部分、涡轮机和发电机。该伞形风筝呈降落伞形，通常为球面形、双曲线喇叭形等外形，也可以是非对称设计的风筝，如整体外形呈现翼状，总之该伞形风筝具有良好的升力特性，以下对该风筝统称为伞形风筝，而且，该伞形风筝可以采用有骨架支撑结构，也可以不用骨架支撑。伞形风筝的面积可以从1平方米至数千平方米不等，通常面积较大。认定该伞形风筝从前端到后端为渐缩结构，即该伞形风筝的横截面从前端到后端逐渐减小。当然，这种认定只是为了便于说明该风筝的结构，其也可按照相反的方向进行认定，其实质上与本认定情况相同。基于上述认定，在该伞形风筝的后端开口，在该开口处固设有涡轮机，伞形风筝将汇聚浓缩后的风能通入后部连接的涡轮机，驱动涡轮机转动后，然后排出。

另外，伞形风筝随风向自动调整漂浮方向，其可以自适应调整装置的迎风姿态，伞形风筝始终朝向来风方向，提高风能利用率。所以，该发电装置的空中运行部分可以实现自适应调整，无需额外设置空中调整设备，该发电装置控制简单。

在涡轮机的出风口处设置有直径逐渐增大的排风口，比如呈渐扩结构的喇叭形排风口。由于伞形风筝的汇能浓缩作用，通过涡轮机的风速得以大幅提高，风功率密度极大提高，而且，由于涡轮机的出风口直径逐渐增大，所以，通过的高速风在涡轮机出口部分形成负压区，有助于提升涡轮机进出口的压差，进一步提高涡轮机做功能力。所以，伞形风筝和涡轮机组合后，空间形状类似于渐缩渐扩管，风能经伞形风筝汇聚浓缩后，形成高速风，提高了风功率密度，并且能够形成稳定的风的流动，有利于保持伞形风筝的飞行姿态稳定，类似于降落伞顶部开顶孔，减少降落伞周围涡流。另外，该可以在涡轮机的排风口处或者通过一个缆绳布置至少一个升力氦气球、风筝等设备，起到调整涡轮机和发电机的姿态的作用。

而且，涡轮机可以采用单级或多级叶片，当采用多级叶片结构时，有助于大大减小叶片尺寸和涡轮机尺寸，降低涡轮机重量，并大幅提高涡轮机转速，得以使用结构紧凑、质量轻的涡轮机进行做功。由于涡轮机内无需高温高压部件，可以选择更轻型的叶片结构，进一步降低设备重量。另外，为了便于调节涡轮机，该涡轮机的叶片结构还可以设置为可调整式静叶扇，通过调整静叶扇开度，调整进入涡轮机的风量，从而可以根据负荷需要，快速调节发电机功率；而且，静叶扇同时起到对于进入涡轮机的高速风整流作用。

如图2所示，该涡轮机与发电机机械传动连接，发电机的设置位置可以根据具体情况进行设置，比如：发电机与涡轮机前后设置，发电机设置在涡轮机的前面；并且涡轮机与发电机之间可以同轴设置，也可以通过齿轮组连接，在本实施例中，发电机与涡轮机同轴设置。如图2所示，发电机转子和涡轮机转子共轴，发电机定子和涡轮机定子刚性连接，连接处可以为桁架结构，并且，发电机定子外壳与涡轮机定子外壳之间留有通道(或者称为间隙)，风能能够经该通道进入涡轮机中。两者的刚性连接件在满足强度的前提下可以布置为导流叶片形状，对高速风进入涡轮机前起导流作用。发电机定子和涡轮机定子与伞形风筝直接连接。发电机两端可布置整流罩，比如锥形整流罩，实现对高速风的整流作用。另外，为保持伞形风筝拖曳的涡轮机和发电机的重心平衡，通常将涡轮机布置在伞的外部，即开口的后端，发电机布置在伞的内部，即开口的前端，如图3所示。

所以，空中作业设备所需电力由发电机提供，作业设备直接连接到发电机的电能输出端。

发电机和涡轮机定子外部通常包覆柔性材料，在升降作业中减缓和地面间的冲击作用，以保护设备。发电机、涡轮机的定子和转子间通过轴承连接。另外，发电机通常可选择永磁体转子；并且，发电机可以是交流发电机，还可以是直流发电机，本实施例以交流发电机为例。

如图3所示，伞形风筝在高空中运行，风进入伞形风筝的迎风面后，在伞形风筝中实现浓缩，高空风经伞形风筝浓缩后形成高速风，高速风带动涡轮机转动，涡轮机驱动同轴的发电机进行发电，之后经涡轮机后端的渐扩排风口排出。由于涡轮机能以较高转速运转，那么，涡轮机和发电机之间能够之间进行连接，无需使用变速箱等设备，降低了空中设备的整体重量；并且，同轴的发电机可以显著提升输出电压，降低发电电流，发电机尺寸可以显著下降，发电机内部所用导线重量能够得以降低。所以，涡轮机和发电机的小型化，有利于提升装置的单机容量。

另外，为了便于伞形风筝升空或者落地操作，可以有以下两种方式：

第一种，在伞形风筝上固定布置一个或多个氦气飞艇、热气球、氦气球或者辅助用风筝，氦气飞艇、热气球、氦气球或者辅助用风筝均能够为伞形风筝提供额外升力。如图4所示，伞形风筝上固定布置一个氦气球，为伞形风筝提供额外升力，在伞形风筝升空作业时提供初始升力作用；落地作业时提供缓冲升力作用，并且，在高空运行中也能够发挥一定的升力作用。或者，在伞形风筝的伞身上部分或者全部缀挂若干个扁平型的充氦气气囊，气囊可独立布置，多个气囊间相互不连通，个别气囊泄漏或者出问题不影响其他气囊的正常工作；另外，气囊可做成可拆卸式结构，可以从伞身上拆卸下来，方便更换和维护。或者，如图5所示，伞形风筝上固定布置一个升力用伞形风筝(辅助风筝)，为伞形风筝提供额外升力，在伞形风筝升空作业时提供初始升力作用，落地作业时提供缓冲升力作用，并且在高空运行中也能够发挥一定的升力作用。

第二种，在升空作业时，可以用氦气飞艇、氦气球、热气球、直升机等外部升力源吊住伞形风筝并将其提升到一定高度，如图6-a所示；待伞形风筝具备自持飞行能力后，外部升力源与伞形风筝脱钩，如图6-b所示。在落地作业时，通过氦气飞艇、氦气球、热气球、直升机等外部升力源控制伞形风筝缓慢落地，避免硬着陆。

由于地球的自转始终在进行，可以保持地球大气层的对流层能始终有较高的风速，且本发明的设备重量可以显著降低，伞形风筝的高度比较高，故可基本不受静风期影响。

然后对供电系统至少包括两个发电装置的情况进行说明。

发电装置可以在一根缆绳上分开一定距离布置，其中，所有的伞形风筝可以串联连接，如图7所示，各伞形风筝通过缆绳实现串联。在空中运行时，由于各缆绳间的拉力作用，能够保持涡轮机和发电机的空中运行姿态。各个风筝在滞留在空中时，会留在不同的高度，充分利用不同层高的风能。

并且，所有的空风能发电装置中的发电机串联设置，以此来提高该系统的发电电压，如图8所示。为方便发电机串联接入，各发电机型号应一致。以三相交流发电机为例，最顶部伞形风筝所带发电机的输出端，依照相别，通过三相电缆，接至相邻下一个发电机的输入端，相邻发电机的输入端是指将该发电机的中性点连接打开，其所具有的三相端口。依此类推，实现发电机的串联。各发电机同频运行，各转子相互拖入同步状态。因各涡轮机的输出机械功率可能不同，各发电机的输出电功率和涡轮机输入功率一致，表现为各发电机定子的功角的不同，电功率越大，功角越大。多个发电机串联后，一端的发电机的输出端电压等于多个发电机输入输出端之间电压的矢量和，其值较单个发电机输入输出端之间的电压值得到显著提高。

多个伞形风筝串联布置时，通常最顶部伞形风筝的气囊的总容积、飞艇的容积设计得更大，通常其产生的浮力大于装置自重，不借助伞形风筝的升力即可实现升空。待对顶端的伞形风筝升空后，其产生的升力可以拖动下层的伞形风筝升空作业。

另外，在每个发电装置中均还可以设置一个储能装置，比如蓄电池等，发电机的输出端供电连接该蓄电池，发电机发出的电能可以事先存储到该蓄电池中，待需要为外界设备供电或者充电时，该蓄电池可以进行供电。设置蓄电池的好处是能够满足电能的有效供给，比如当发电机发出的电能不满足需求时，蓄电池可以同时进行放电，保证了电能的有效供给。由于发电机与蓄电池的连接关系属于常规技术，这里不再具体说明。还有就是，除了在每个发电装置中均设置储能装置外，还可以在整个供电系统中只设置一个储能装置，所有的发电装置发出的电能均存储到该储能装置中。通过蓄电池浮充电方式，可以调节发电机和负载之间的能量平衡。

对于交流发电机，如图9所示，其输出通常经交流直流转换装置(AC/DC)整流后接至一定容量蓄电池，再直接接至直流负载，或经直流交流转换装置(DC/AC)逆变后接交流负载。

发电系统除了与空中作业装置直接连接外，还可以通过一定长度的复合缆绳(包括电缆和连接缆绳)与更高处的空中作业装置(比如飞行高度较高的飞艇)相连。发电系统在给更高处的空中作业装置提供电能时，发电系统提供工作电能，并作为锚地。为进一步提更高处的空中作业装置的升限，可以在空中作业装置和发电系统之间的复合缆绳上接设一个浮空器，或串接多个浮空器，如氦气飞艇、氦气球、翼伞、风筝等浮空器，用于和空中作业装置分摊复合缆绳的重量。该空中作业装置与发电系统之间的光电复合缆绳的重量只有一段，相较于接至地面电源装置的方式，复合缆绳的重量得以大幅下降，故空中作业装置的升限得以大幅提升。

还有就是，由于发电机和电动机是可逆的，所以，发电装置在升空落地时，或者在静风期时，由内部的储能装置将电能回传给发电机，该发电机转变为电动机而运转，运转产生的风力不但可以提供额外的升力，从而减小气囊的体积，而且，在静风期时可以保证伞形风筝不会因风力过小而回到地面，使伞形风筝在静风期时仍旧可以维持在空中。

上述实施例中，给出了一种涡轮机和发电机的连接关系的具体实施方式，作为其他的实施例，两者之间的布置关系还可以是：如图10所示，发电机定子固定于轴上，发电机外转子布置，发电机转子外套接涡轮机转子，即发电机转子和涡轮机转子一体化，经轴承连接于轴上，涡轮机外壳于端部固定于轴上，并于端部形成进风口和通风口。进风口辐射状连接件可以布置为格栅状进气扇状，对进风进行整流。进风口和出风口处，以轴为中心布置整流罩，对进风进行整流。相较于同轴布置的涡轮发电机组，该方式装置更紧凑，重量更小，且发电机占据轴心通道，形成的圆环状通风道在进一步提高风速的基础上，提高涡轮机的输入转矩，提高风能利用率。

高空运转平台实施例2

本实施例中的高空运转平台除了包括实施例1的全部技术特征之外，本实施例中的发电装置还包括与伞形风筝配合使用的气囊，该气囊可以为氦气飞艇，或者是其他填充气体的飞艇，由于其本质上是填充有较轻气体的气囊，所以，以下实施例中，将气囊称为飞艇。飞艇提供部分升力源，并对涡轮机和发电机的升降过程提供保护。

如图11所示，伞形风筝的后端与飞艇的前端固定设置，飞艇具有一个通风通道，高空风能够依次流过伞形风筝的后端开口以及飞艇的通风通道，最后排出。并且，飞艇的通风通道设计为一个前端至中端呈渐缩结构、中端至后端呈渐扩结构的通风通道，该通风通道的横截面的形状可以是圆形，还可以是方形，本实施例以圆形为例。由于该通风通道为渐缩渐扩结构，那么，在该通道内的中端处固定安装涡轮机，这样，前端的渐缩外形，形成浓缩风的通道；后端的渐扩外形，形成在涡轮机完成做功的风的扩散通道，浓缩风通过涡轮机做功。

伞形风筝在高空中运行，风进入伞形风筝的迎风面后，在伞形风筝和飞艇的渐缩结构中均实现浓缩，高空风依次经伞形风筝和飞艇的浓缩后形成高速风，高速风带动涡轮机转动，涡轮机驱动同轴的发电机进行发电，之后经涡轮机后端的渐扩结构排出。

而且，该飞艇对于装置起降过程能够提供良好的缓冲作用，保护发电装置不受过分冲击作用。

另外，为了进一步为伞形风筝提供额外升力，在伞形风筝升空作业时提供初始升力作用、落地作业时提供缓冲升力作用，在该伞形风筝的伞身上设置有若干个独立布置的辅助氦气气囊，如图11所示。

当设置辅助气囊时，伞形风筝和氦气飞艇、辅助气囊的融合布置，可以实现伞形风筝的升力、飞艇和辅助气囊的浮力之间的互补。当发电装置处于高空时，风速高，伞形风筝提供的升力大，而空气密度小，飞艇、辅助气囊提供的浮力小；处于地面附近时，风速低，伞形风筝提供的升力小，而空气密度大，飞艇、辅助气囊提供的浮力大。

伞身上的辅助独立气囊可以理解为该伞形风筝的一部分，也就是说，伞形风筝伞身部分可以设计成部分或全部为薄型气囊结构，气囊充氦气，气囊成为伞身的一部分；若只设置部分气囊结构，通常位于伞形风筝的上部，升空过程能够帮助伞身打开，维持姿态，对于伞形风筝起降提供升力源。而且，气囊可以模块化设计，多个气囊间相互不连通，个别气囊泄漏不影响整体飞艇的充气状态。

另外，本实施例中，当供电系统包括至少两个高空风能发电装置时，各个伞形风筝的连接方式，以及各个发电机的连接方式等技术方案均在上述实施例中做出了详细描述，这里不做赘述。

利用高空风能发电的供电系统实施例1

当供电系统用于为作业装置充电时，该作业装置具有自己的供电电源，该供电系统用于为该供电电源进行充电，所以两者可以始终连接在一起，也可以不始终连接在一起。当两者没有始终连接在一起，只有在充电时才连接在一起时，该供电系统就是一个独立的设备。以空中飞艇为例，在为空中飞艇进行充电时，分别调整高空飞艇和该供电系统的高度，进而在同一高度处高空飞艇和供电系统在空中通过电缆进行驳接，供电系统通过自身发出的电能为高空飞艇提供充电作业。待充电完成后，二者分离，各自回到自身的运行高度，这样，高空飞艇可不必回到地面充电。另外，在充电时须注意电缆驳接处的绝缘处理。

由于该供电系统在上述平台实施例1中已经有了详细说明，这里不再赘述。另外，供电系统可通过设置无线通讯模块来与地面进行数据通讯。

利用高空风能发电的供电系统实施例2

与上述系统实施例1类似，由于该供电系统在上述平台实施例2中已经有了详细说明，这里不再赘述。

高空风能发电气囊实施例

如图12所示，该发电气囊包括气囊本体和高空发电部分，高空发电部分由涡轮机和发电机构成，气囊本体具有一个前端至中端呈渐缩结构、中端至后端呈渐扩结构的通风通道，涡轮机设置在中端处，涡轮机与发电机机械传动连接。

与上述供电系统相似，发电机与涡轮机前后设置，发电机设置在涡轮机的前方，且发电机与涡轮机同轴设置；并且发电机的前端和后端设置有整流罩，发电机与涡轮机之间设置有用于通风的间隙。

另外，该发电气囊可以将电能传输到地面，发电机通过传输电缆或者通过无线传输的方式将电能出传输给地面；或者，发出的电能不用传输到地面，而是用作高空作业装置的供电电源，发电机的电能输出端直接连接高空作业装置，或者用作为高空作业装置进行充电，当进行充电时，调整该气囊和空中作业装置的高度，进而在同一高度处气囊和空中作业装置在空中通过电缆进行驳接，气囊通过自身发出的电能为高空作业装置提供充电作业。空中作业装置可以是气象监测系统，传输信号中转站或者空中飞艇等。

本发明的重点在于供电系统和高空运转平台的结构，对于高空的具体环境，比如：空中某些区域风速相对稳定、环境选择、空中航道躲避等，以及空中避雷等均不是本发明的发明点，在此不做具体描述。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用高空风能发电的供电系统，其特征在于，包括至少一个高空风能发电装置，所述发电装置包括伞形风筝和高空发电部分，所述高空发电部分由涡轮机和发电机构成，所述伞形风筝的前端至后端呈渐缩结构，所述风筝的后端开口，所述开口处固定设置所述涡轮机，该涡轮机与发电机机械传动连接，所述发电机具有用于为空中设备充电或者供电的电能输出端；

当发电系统包括至少两个高空风能发电装置时，所有的高空风能发电装置中的发电机串联设置。

2.根据权利要求1所述的利用高空风能发电的供电系统，其特征在于，所述伞形风筝的开口的后端设置有一个气囊，该气囊的前端与所述伞形风筝的后端固定设置，所述气囊具有一个前端至中端呈渐缩结构、中端至后端呈渐扩结构的通风通道，所述涡轮机设置在所述中端处。

3.根据权利要求1或2所述的利用高空风能发电的供电系统，其特征在于，发电机设置在涡轮机的前方，且同轴设置。

4.根据权利要求1所述的利用高空风能发电的供电系统，其特征在于，所述发电机设置在所述开口的前端，所述涡轮机设置在所述开口的后端。

5.根据权利要求1所述的利用高空风能发电的供电系统，其特征在于，所述涡轮机的后端设置有一个呈渐扩结构的喇叭形排风口。

6.一种高空运转平台，其特征在于，包括空中作业装置和利用高空风能发电的供电系统，所述供电系统包括至少一个高空风能发电装置，所述发电装置包括伞形风筝和高空发电部分，所述高空发电部分由涡轮机和发电机构成，所述伞形风筝的前端至后端呈渐缩结构，所述风筝的后端开口，所述开口处固定设置所述涡轮机，该涡轮机与发电机机械传动连接，所述发电机的电能输出端供电连接所述空中作业装置；

当发电系统包括至少两个高空风能发电装置时，所有的高空风能发电装置中的发电机串联设置。

7.根据权利要求6所述的高空运转平台，其特征在于，所述伞形风筝的开口的后端设置有一个气囊，该气囊的前端与所述伞形风筝的后端固定设置，所述气囊具有一个前端至中端呈渐缩结构、中端至后端呈渐扩结构的通风通道，所述涡轮机设置在所述中端处。

8.根据权利要求6或7所述的高空运转平台，其特征在于，发电机设置在涡轮机的前方，且同轴设置。

9.根据权利要求6所述的高空运转平台，其特征在于，所述发电机设置在所述开口的前端，所述涡轮机设置在所述开口的后端。

10.根据权利要求6所述的高空运转平台，其特征在于，所述涡轮机的后端设置有一个呈渐扩结构的喇叭形排风口。