CN106121934A - 一种聚风发电设备 - Google Patents

Abstract

一种聚风发电装置，聚风筒里至少安装两台风机，所设风机均对应设有进风道，喇叭口进风使前面一台风机转动发电的风能余量因有密封的筒体而不会散失浪费，可汇入另一条进风道的风使后面一台风机转动发电，所捕获的风能比平轴风机或垂直轴风机及现有聚风发电装置均利用率更高。本聚风筒并列或重叠固定设置于框架结构上构成风电坝，风电坝面积内的全部风能均可捕获利用，最大程度地提高风场的装机容量和发电量。

Description

一种聚风发电设备

技术领域

本发明涉及风力发电技术设备，尤其涉及一种聚风发电设备。

背景技术

现有风场一般设置平轴风机或垂直轴风机发电，相邻风机的设置前后左右要留出较大间距，要浪费风场的很多风能；风叶扫风面积的风能不能充分利用，平均只利用所捕获风能不到一半，风机利用后的风能余量不但基本是散失掉了，而且往往还会造成乱风，影响相邻风机利用风能。因此，现有风电场占地面积很大，捕风面积却较小，风能的利用率较低；风场建设投资很大，但装机容量和发电量却较小。

根据流体力学原理，利用聚风装置可提高风能的利用率，但目前聚风发电一般是单聚风筒单机式的，进风使风机转动发电后的风能余量均未再利用。如《广口聚风密封轮斗式风力发电机组系列》（专利申请号：200510072116.7），设一个喇叭口引风筒聚风，出风口设风机。为捕获更多风能，该“广口聚风器”甚至建成高度达300至500米，但风能余量也是没有再利用而散失掉了。因此现有聚风发电风能的利用还没有达到最高效，主要是还没有该风能余量再利用的技术设备。

发明内容

本发明的目的是克服平轴风机或垂直轴风机及现有聚风发电装置风能捕获量少、利用率低的缺陷，提供一种可最大程度地捕获风能并提高风能利用率的聚风发电设备。

本发明提供的聚风发电设备技术方案：一种聚风发电设备，由聚风筒与风机组成，其特征在于：第一聚风筒2至少设一对相同朝向的第一喇叭口21和第二喇叭口22，第一喇叭口21设在聚风筒的一头，第二喇叭口喇叭口22设在聚风筒的中间位置；第二喇叭口22的根部从第一聚风筒外壁向内壁设斜穿的孔23；在第一聚风筒里孔23的前后设置第一风机14和第二风机15，第一喇叭口21的进风使第一风机14转动发电后的风能余量可汇入孔23的进风使第二风机15转动发电；

或第二聚风筒3两边分别设一对不同朝向的第三喇叭口31和第四喇叭口32与第五喇叭口33和第六喇叭口34；设于第二聚风筒3中间位置的第四喇叭口32和第六喇叭口34的根部设从第二聚风筒3外壁向内壁斜穿的孔23；在第二聚风筒3里孔23的前面和后面设置第一风机14和第二风机15，第四喇叭口32和第六喇叭34根部的孔23的间隔中设帘子35，不同风季当一个风向的进风掀起帘子35时可将其后的孔23盖住而不至于漏风；第三喇叭口31或第五喇叭口33的进风使第一风机14或第二风机15转动发电后的风能余量可汇入进风的孔23的进风使第二风机15或第一风机14转动发电；

第一聚风筒2或第二聚风筒3分别并列或重叠固定设置于框架结构上，构成聚风发电装置聚集组合的、可将其设置面积内的风能全部捕获高效用于发电的风电坝。

本发明的有益效果：（一）可最大限度提高风能的利用率。平轴风机或垂直轴风机、现有聚风发电的单筒单机式，风机发电时风能余量均没能/有再利用。本发明聚风筒至少设两台风机，每台风机均有进风道，大的一条进风道使前面一台风机转动发电后，风能余量由于有筒体不会散失掉，可汇入小的一条进风道的进风使后面一台风机转动发电，聚风筒捕获的风能得到充分、高效的利用。（二）建造“风电坝”，风场变成“风电厂”，风场的捕风面积可最大限度地扩大。竖向而言：聚风筒重叠设置可比现有平轴风机捕风的高度更高，可最大限度地捕获风场高处的优质风能；横向而言：设置平轴风机或垂直轴风机间距的风能均可一概捕获，即“风电坝”面积内的风能可全部捕获，并可得到充分、高效利用。（三）具有大角度捕风和双向捕风功能。喇叭口可设置导风叶，能大角度范围将风能导入聚风筒内用于发电；两头均设成喇叭口的聚风筒，可在不同风季捕获利用不同方向的风能，如夏季可捕获东南风，冬季可捕获西北风。（四）“风电坝”占地少，节约大量土地。聚风筒长约20-30米，即“风电坝”占地只须其宽度乘以聚风筒长度的面积，同样装机容量，占地还不要平轴风机或垂直轴风机风场的1/10-20。（五）同样风场装机容量和发电量大。由于占地少、聚风并利用了风能余量，风场建造“风电坝”装机容量可比设平轴风机或垂直轴风机提高多倍。如平轴风机1000千瓦需要约2200平方米扫风面积，而使风机转动发电实际上只利用扫风面积风能约1/3。本发明聚风发电设备至少有两条进风道及至少设两台风机于聚风筒内，聚风且风能余量不会浪费，可汇入另一条进风道的进风使另一台相应功率的风机转动发电，同样风场装机容量和发电量均可得到提高。（六）入网电流稳定。聚风发电装置有利设置相关装置，控制风机在各种情况下都能正常发电，如大风（台风）或低于额定风速时都不必停机，能保持额定功率发电和稳定的上网电流。（七）投资少。框架结构以钢筋混凝土建造，聚风筒以钢筋混凝土或塑料等材料制造或预制构件组装，制造成本低；风场占地少，节约了大量土地即相应减少了投资。

本发明聚风发电装置及风电坝有利开发利用占风能大多数的中、低风速资源；有利分散式并网风电的开发，在很多地方可实现建设国家大力推进的大型风电基地。风电成本将大大降低，产量将会大幅度提高，风电有望成为主要电能，从而节约大量煤、燃油、天然气等不可再生能源，减少碳排放。

附图说明

图1为单筒双机风能余量可再利用聚风发电装置剖视示意图；

图2为双向喇叭口单筒双机风能余量可再利用聚风发电装置剖视示意图。

具体实施方式

图1中，第一聚风筒2设两个相同朝向的第一喇叭口21和第二喇叭口22，第一聚风筒2的一头设第一喇叭口21，中间位置设第二喇叭口22。第二喇叭口22根部从聚风筒外壁向内壁设斜穿的孔23为进风道，孔23的前后设置第一风机14和第二风机15。第一喇叭口21的进风使第一风机14转动发电后，因筒体密封其风能余量不会散失浪费掉，可汇入第二喇叭口22的孔23的进风使第二风机15转动发电。

或设第二聚风筒3（见图2），其两头各设两个相同朝向的第三喇叭口31和第四喇叭口32与第五喇叭口33和第六喇叭口34；设于中间位置的第四喇叭口32和第六喇叭口34的根部设从聚风筒外壁向内壁斜穿的孔23为进风道；在聚风筒里，孔23的前后设置第一风机14和第二风机15；两个喇叭口根部的孔23的中间设帘子35，其作用是当一个风向的进风掀起帘子35时可将其后的孔23盖住而不至于漏风，第三喇叭口31或第四喇叭口32纳入的风使第一风机14或第二风机15转动发电，其风能余量不至于漏失，可与第四喇叭口32或第三喇叭口31的进风汇集在一起使第二风机15或第一风机14转动发电。

第二聚风筒3具有不同风季不同方向均可纳风发电的功能，因此第一风机14和第二风机15的风叶构造应为相对方向进风均可使风机转动发电，如夏季东南风，由第三喇叭口31和第四喇叭口32纳入风能发电；冬季西北风，由第五喇叭口33和第六喇叭口34纳入风能发电。第三喇叭口31的进风使第一风机14转动发电后，因筒体密封其风能余量不会散失掉，可汇入孔23的进风使第二风机15转动发电；第五喇叭口33的进风使第二风机15转动发电后，其风能余量不会散失浪费掉，可汇入孔23的进风使第一风机14转动发电。

在第一聚风筒2和第二聚风筒3，可在第一风机14和第二风机15前后分别设置近似锥形的装置16或/和近似橄榄形的装置36，或将第一风机14和第二风机15的主机头部设成锥头形或近似半椭圆形的，以使进风道再次成为渐缩形，从而提高风速并把风能集中到风机叶片的力矩处，高效利用风能，最大程度地提高风能的利用率。

第一聚风筒2和第二聚风筒3可设门17，用以泄风或维修保养聚风发电装置时工作人员进出。门17设智能装置控制，风力大或小在一定程度时可自动开或关。在第一聚风筒2或第二聚风筒3的喇叭口可设置若干扇垂直式导风叶，导风叶被来风吹动会转动变化角度，能大角度范围将风能导入聚风筒内利用。

第一聚风筒2或第二聚风筒3分别并列或重叠固定设置于框架结构上，构成聚风发电装置聚集组合的风电坝。该风电坝可将面积内的风能全部捕获并高效用于发电。

Claims (3)

1.一种聚风发电设备，由聚风筒与风机组成，其特征在于：第一聚风筒（2）至少设一对相同朝向的第一喇叭口（21）和第二喇叭口（22），第一喇叭口（21）设在聚风筒的一头，第二喇叭口喇叭口（22）设在聚风筒的中间位置；第二喇叭口（22）的根部从第一聚风筒外壁向内壁设斜穿的孔（23）；在第一聚风筒里孔（23）的前后设置第一风机（14）和第二风机（15），第一喇叭口（21）的进风使第一风机（14）转动发电后的风能余量可汇入孔（23）的进风使第二风机（15）转动发电；

或第二聚风筒（3）两边分别设一对不同朝向的第三喇叭口（31）和第四喇叭口（32）与第五喇叭口（33）和第六喇叭口（34）；设于第二聚风筒（3）中间位置的第四喇叭口（32）和第六喇叭口（34）的根部设从第二聚风筒（3）外壁向内壁斜穿的孔（23）；在第二聚风筒（3）里孔（23）的前面和后面设置第一风机（14）和第二风机（15），第四喇叭口（32）和第六喇叭口（34）根部的孔（23）的间隔中设帘子（35），不同风季当一个风向的进风掀起帘子（35）时可将其后的孔（23）盖住而不至于漏风；第三喇叭口（31）或第五喇叭口（33）的进风使第一风机（14）或第二风机（15）转动发电后的风能余量可汇入进风的孔（23）的进风使第二风机（15）或第一风机（14）转动发电；

第一聚风筒（2）或第二聚风筒（3）分别并列或重叠固定设置于框架结构上，构成聚风发电装置聚集组合的、可将其设置风场面积内的风能全部捕获高效用于发电的风电坝。

2.按照权利要求1所述的聚风发电设备，其特征在于第一风机（14）和第二风机（15）前后设近似锥形的装置（16）和近似橄榄形的装置（36）；或将第二聚风筒（3）的第一风机（14）和第二风机（15）的主机头部设成锥头形或近似半椭圆形的。

3.按照权利要求1所述的聚风发电设备，其特征在于：第一聚风筒（2）和第二聚风筒（3）设门（17）；第一喇叭口（21）或第二喇叭口（31）或第三喇叭口（33）设置导风叶。