CN105927477A - 高空风力发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风力发电技术领域，具体为高空风力发电系统。包括悬浮气球系统、风轮系统和地面发电系统，所述的悬浮气球系统通过连接索与风轮系统连接，将风轮系统悬挂在空中，风轮系统通过动力绳与地面发电系统的发电机转轴连接；所述的风轮系统包括有充气圆环、风叶和主轴构成的风轮，风轮上连接有同轴的绳盘；所述主轴的一端上设置有连接件，通过连接索与悬浮气球系统固定；所述主轴上固定有若干滑轮和副绳盘，动力绳绕行连接绳盘、副绳盘、滑轮和地面发电机转轴，使风轮系统和发电机转轴形成联动机构，用于动力传送驱动发电机发电。系统可在地面安装连接，避免塔式结构高空作业的危险性。风轮可根据需要，升起或降落，方便维护，维修。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体为高空风力发电系统。
背景技术
能源是现代社会发展的必须要素，随着石油、天然气等不可再生能源的过度消耗，势必需要更多的利用可再生能源来维持社会的发展。太阳能发电、风力发电、水力发电都是可持续利用的自然能源发电研究方向。现有的风力发电，采用设置风力发电塔，然后在塔上安装叶片，为了能够获得较大的风能，发电塔需要达到一定的高度，或者在海拔较高的地方设置，因此风力发电设施的修建成本较高，设备维护困难，且受到地域条件的制约。而在空域较高的地方，气流强烈，风力强大，现有的发电设备确无法加以利用。
发明内容
本发明针对高空风力能源的应用，设计了将高空风能传输到地面进行发电的系统。
本发明的设计方案：高空风力发电系统， 包括悬浮气球系统、风轮系统和地面发电系统，所述的悬浮气球系统通过连接索与风轮系统连接，将风轮系统悬挂在空中，风轮系统通过动力绳与地面发电系统的发电机转轴连接；所述的风轮系统包括有充气圆环、风叶和主轴构成的风轮，风轮上连接有同轴的绳盘；所述充气圆环安装在主轴上，可绕主轴转动，充气圆环中间安装若干风叶；所述主轴的一端上设置有连接件，通过连接索与悬浮气球系统固定；所述主轴上固定有若干滑轮和副绳盘，动力绳绕行连接绳盘、副绳盘、滑轮和地面发电机转轴，使风轮系统和发电机转轴形成联动机构，用于动力传送驱动发电机发电。
所述的悬浮气球系统由若干个氢气球或氦气球组成。
所述主轴上与连接件相对的另一端设置有微型卷扬机，微型卷扬机通过调节绳连接到连接索上。微型卷扬机可控制调节绳的长度，调整风轮的倾角，以实现风能的最佳利用。
所述的动力绳上，设置有调节块。
所述的绳盘安在风轮上，两者之间有离合器实现动力连接。在无风或设备检修时，松开离合器时风轮转动，绳盘就停止转动。
所述的风叶为轻质薄板，用多层绳网在三个方向由绳索固定在充气圆环中间。
所述的风轮系统上设置有控制模块，与微型卷扬机电连接，并设置有无线通信模块，与地面控制系统进行通信连接。
所述的风轮系统上设置有微型发电装置，为控制模块提供电源。。
高空风力发电系统，采用气球悬浮风轮，将风力通过滑轮和传动绳传递到地面，由地面发电机利用风力进行发电。系统可在地面安装连接，避免塔式结构高空作业的危险性。风轮可根据需要，升起或降落，方便维护，维修。
附图说明
图1为高空风力发电系统结构示意图。
图2为风轮横剖面结构示意图。
图中附图标记，1——悬浮气球系统，2——风轮系统，3——地面发电系统，7——动力绳，8——调节块，101——连接索，201——充气圆环，202——副绳盘，203——风叶，204——绳盘，205——调节绳，206——微型卷扬机，209——滑轮，210——主轴。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明作进一步说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例： 如图1所示，高空风力发电系统，由悬浮气球系统1、风轮系统2和地面发电系统3组成，悬浮气球系统1通过连接索101与风轮系统2连接，将风轮系统2悬挂在高空中，风轮系统2通过动力绳7与地面发电系统3的发电机转轴连接。悬浮气球系统1采用氢气球或氦气球，一个多个组合使用，利用气球将风轮吊到数千米高空，风轮上配置绳盘204绕上动力绳7，动力绳7经滑轮连到地面发电机，在高空中风力吹动风轮转动，风轮就带动连在一起的绳盘转动，动力绳带动地面的发电机转动。
如图2所示，风轮系统2的风轮由充气圆环201、风叶203和主轴210构成。所述充气圆环201安装在主轴210上，可绕主轴210转动，充气圆环201中间安装若干风叶203；风叶203为轻质薄板，用多层绳网在三个方向由绳索固定在充气圆环201中间，中轴可用轻质合金，尽可能的降低风轮系统的重量。
风轮上安装有绳盘204，两者之间有离合器实现动力连接，在无风或设备检修时，松开离合器时风轮转动，绳盘就停止转动。主轴210上固定有若干滑轮209和副绳盘202，动力绳7绕行连接绳盘204、副绳盘202、滑轮209和地面发电机转轴，使风轮和发电机转轴形成联动机构，用于动力传送驱动发电机发电。动力绳为两根平行分布，相距太近易缠绕，在动力绳上行线中部吊上一调节块8可拉开其间距。调节块卡在动力绳上，动力绳上升时调节块一同上升，上升到一定高度，调节块松开卡盘，就沿绳下降，这样反复运行就能使调节块始终保持在风轮与地面发电机中间，拉开两根平行动力绳的间距。
风轮主轴210的一端上设置有连接件211，通过连接索101与悬浮气球系统1固定连接。主轴210的另一端设置有微型卷扬机206，微型卷扬机206通过调节绳205连接到连接索101上。微型卷扬机可控制调节绳205的长度，调整风轮的倾角，以实现风能的最佳利用。所述的风轮系统2上还设置有控制模块，与微型卷扬机206电连接，并设置有无线通信模块，与地面控制系统进行通信连接，由地面控制中心进行远程无线控制设置。风轮上还安装有微型发电装置，为控制模块提供电源。
本系统实现了高空风能的有效利用，是利用高空风力发电的新型设备。其结构简单，设备生产、安装均可在地面完成，降低了风力发电设施的实施难度。设备的维修，可将气球降落地面后进行，降低了维修难度。
Claims (8)
1.高空风力发电系统，其特征在于，包括悬浮气球系统（1）、风轮系统（2）和地面发电系统（3），所述的悬浮气球系统（1）通过连接索（101）与风轮系统（2）连接，将风轮系统（2）悬挂在空中，风轮系统（2）通过动力绳（7）与地面发电系统（3）的发电机转轴连接；所述的风轮系统（2）包括有充气圆环（201）、风叶（203）和主轴（210）构成的风轮，风轮上连接有同轴的绳盘（204）；所述充气圆环（201）安装在主轴（210）上，可绕主轴（210）转动，充气圆环（201）中间安装若干风叶（203）；所述主轴（210）的一端上设置有连接件（211），通过连接索（101）与悬浮气球系统（1）固定；所述主轴（210）上固定有若干滑轮（209）和副绳盘（202），动力绳（7）绕行连接绳盘（204）、副绳盘（202）滑轮（209）和地面发电机转轴，使风轮系统的发电机转轴形成联动机构，用于动力传送驱动发电机发电。
2.根据权利要求1所述的高空风力发电系统，其特征在于，所述的悬浮气球系统由若干个氢气球或氦气球组成。
3.根据权利要求2所述的高空风力发电系统，其特征在于，所述主轴（210）上与连接件（211）相对的另一端设置有微型卷扬机（206），微型卷扬机（206）通过调节绳（205）连接到连接索（101）上。
4.根据权利要求3所述的高空风力发电系统，其特征在于，所述的动力绳（7）上，设置有调节块（8）。
5.根据权利要求4所述的高空风力发电系统，其特征在于，所述的绳盘（204）安在风轮上，两者之间有离合器实现动力连接。
6.根据权利要求5所述的高空风力发电系统，其特征在于，所述的风叶（203）为轻质薄板，用多层绳网在三个方向由绳索固定在充气圆环（201）中间。
7.根据权利要求6所述的高空风力发电系统，其特征在于，所述的风轮系统（2）上设置有控制模块，与微型卷扬机（206）电连接，并设置有无线通信模块，与地面控制系统进行通信连接。
8.根据权利要求6所述的高空风力发电系统，其特征在于，所述的风轮系统（2）上设置有微型发电装置，为控制模块提供电源。
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