CN106567807A - 一种万向聚风的风能发电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于风能发电技术，并公开了一种万向聚风的风能发电方法，该方法采用低品位风能万向汇聚加速装置和风力发电机进行发电，所述低品位风能万向汇聚加速装置包括万向集风罩、文丘里管加速装置以及单向出风罩，万向集风罩的周向设置有多个进风口，万向集风罩的内壁上铰接有多个上挡板，实现风只进不出；风经万向集风罩进入后，经收缩段加速，经过喉口流经风力机后从单向出风罩流出；单向出风罩的周向设置有多个出风口，所述单向出风罩的外壁上铰接有多个下挡板，可实现风只出不进。本发明通过集风罩与挡板配合的技术，实现万向集风的效果，并且采用文丘里管加速装置，便于风力资源的汇聚及加速，实现了低品位风力发电，同时也实现了不需控制系统的装置内部风向控制。

Description

一种万向聚风的风能发电方法
技术领域
本发明属于风能发电技术领域，更具体地，涉及一种风能发电方法。
背景技术
现在的风力发电机大多是针对高能流密度，风力资源丰富的环境而设计的，在风力资源不是特别丰富的地区，风的大小以及来风的方向都是不定的，对于这种低品位的风，国内大型风力发电装置很难完成发电任务，导致这些地区利用传统技术进行风力发电很不方便。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种万向聚风的风能发电方法，通过万向集风罩与挡板配合的技术，实现万向集风的效果，并且采用文丘里管加速装置，便于风力资源的收集。
为实现上述目的，按照本发明，提供了一种万向聚风的风能发电方法，其特征在于，该方法采用低品位风能万向汇聚加速装置和风力发电机进行发电，所述低品位风能万向汇聚加速装置包括万向集风罩、文丘里管加速装置和单向出风罩并且它们按从上至下的顺序依次设置，其中，
所述万向集风罩的顶端封闭，并且沿所述万向集风罩的周向设置有多个进风口，所述万向集风罩的内壁上铰接有多个上挡板，并且在所述万向集风罩的每个进风口处均设置一所述上挡板，所述上挡板能遮挡住对应位置处的进风口，所述上挡板允许风从所述万向集风罩的外部经所述进风口流入所述万向集风罩的内部，而使流入所述万向集风罩内部的风无法从所述进风口处流出到外部；
从所述万向集风罩进入的风进入所述文丘里管加速装置后获得加速，并提升了能量密度，该文丘里管加速装置包括连接在一起的收缩段和扩张段，所述收缩段位于所述扩张段的上方，所述收缩段的小端和所述扩张段小端固定连接在一起从而使此处形成喉口，在喉口处安装风力发电机，以利于风力发电机的工作；风从万向集风罩进入所述文丘里管加速装置后，经收缩段不断收缩，经过喉口后从扩张段流出；
所述单向出风罩的底端封闭，沿所述单向出风罩的周向设置有多个出风口，所述单向出风罩的外壁上铰接有多个下挡板，并且在所述单向出风罩的每个出风口处均设置一所述下挡板，所述下挡板能遮挡住对应位置处的出风口，所述下挡板允许从所述文丘里管加速装置流入所述单向出风罩内部的风再经过所述出风口处流出到外部，而使所述单向出风罩外部的风无法从所述出风口处流入到所述单向出风罩内部。
优选地，每个所述上挡板分别通过一上铰轴铰接在所述万向集风罩的内壁上，并且所述上铰轴水平设置，所述上挡板悬挂在所述上铰轴上。
优选地，每个所述下挡板分别通过一下铰轴铰接在所述单向出风罩的外壁上，并且所述下铰轴水平设置，所述下挡板悬挂在所述下铰轴上。
优选地，所述万向集风罩的顶端通过上盖板封闭。
优选地，所述单向出风罩的底端通过下盖板封闭。
优选地，初始时每个所述上挡板均贴住所述万向集风罩的内壁，并且每个所述上挡板与竖直面的夹角为2°～3°。
优选地，初始时每个所述下挡板均贴住所述单向出风罩的外壁，并且每个所述下挡板与竖直面的夹角为2°～3°。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明通过万向集风罩与挡板配合的技术，实现万向集风的效果，并且采用文丘里管加速装置，便于风力资源的收集，实现了低品位风力发电，同时也实现了不需控制系统的装置内部风向控制。
附图说明
图1是风流入及流出万向集风罩的示意图。
图2是本发明中低品位风能万向汇聚加速装置的结构示意图；
图3是图2中A处的放大图；
图4是本发明撤去上挡板和下挡板后的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照图1～图4，一种万向聚风的风能发电方法，该方法采用低品位风能万向汇聚加速装置和风力发电机6进行发电，所述低品位风能万向汇聚加速装置包括万向集风罩1、文丘里管加速装置2和单向出风罩3并且它们按从上至下的顺序依次设置，其中，
所述万向集风罩1的顶端封闭，并且沿所述万向集风罩1的周向设置有多个进风口11，所述万向集风罩1的内壁上铰接有多个上挡板12，并且在所述万向集风罩1的每个进风口11处均设置一所述上挡板12，所述上挡板12能遮挡住对应位置处的进风口11，所述上挡板12允许风从所述万向集风罩1的外部经所述进风口11流入所述万向集风罩1的内部，而使流入所述万向集风罩1内部的风无法从所述进风口11处流出到外部；
从所述万向集风罩1进入的风进入所述文丘里管加速装置2后获得加速，并提升了能量密度，该文丘里管加速装置2包括连接在一起的收缩段21和扩张段22，所述收缩段21位于所述扩张段22的上方，所述收缩段21的小端和所述扩张段22小端固定连接在一起从而使此处形成喉口，在喉口处安装风力发电机6，以利于风力发电机6的工作；风从万向集风罩1进入所述文丘里管加速装置2后，经收缩段21不断收缩，经过喉口后从扩张段22流出；
所述单向出风罩3的底端封闭，沿所述单向出风罩3的周向设置有多个出风口33，所述单向出风罩3的外壁上铰接有多个下挡板31，并且在所述单向出风罩3的每个出风口33处均设置一所述下挡板31，所述下挡板31能遮挡住对应位置处的出风口33，所述下挡板31允许从所述文丘里管加速装置2流入所述单向出风罩3内部的风再经过所述出风口33处流出到外部，而使所述单向出风罩3外部的风无法从所述出风口33处流入到所述单向出风罩3内部。
进一步，每个所述上挡板12分别通过一上铰轴铰接在所述万向集风罩1的内壁上，并且所述上铰轴水平设置，所述上挡板12悬挂在所述上铰轴上。
进一步，每个所述下挡板31分别通过一下铰轴32铰接在所述单向出风罩3的外壁上，并且所述下铰轴32水平设置，所述下挡板31悬挂在所述下铰轴32上。
进一步，所述万向集风罩1的顶端通过上盖板4封闭。
进一步，所述单向出风罩3的底端通过下盖板5封闭。
进一步，初始时每个所述上挡板12均贴住所述万向集风罩1的内壁，并且每个所述上挡板12与竖直面的夹角为2°～3°。
进一步，初始时每个所述下挡板31均贴住所述单向出风罩3的外壁，并且每个所述下挡板31与竖直面的夹角为2°～3°。
本方法的基本思想是，将不定向的低品位风收集起来，并通过文丘里管加速装置2提升收集到风的能流密度，在最大风能密度的位置处(喉口处)安装风力发电机6进行发电。
万向集风罩1可以采用多层进风口，配合设计的上挡板12，使得任意方向的来流都能推开上挡板12进入万向集风罩1内，并能保证从一侧进入万向集风罩1内的风不能从万向集风罩1的另一侧流出，万向集风罩1内的风不断累积并下行，完成低品位风的积累工作。
下行的低品位风在文丘里管加速装置2中进行加速，能流密度也逐步增大，在喉口处出现在大速度和最大能流密度，此时位于此处的风力发电机6将会最有效地收集到风的能量，实现了低品味风的发电任务。
单向出风罩3可以采用多层出风口33，离开风力发电机6的风具有较少能量，并从单向出风罩3的出风口33处流出，最终使得装置内部的风只能流出不能流入。
在万向集风罩1、文丘里管加速装置2和单向出风罩3的共同配合下，低品位风也能很好地被利用起来发电，加上挡板12和下挡板31的辅助，低品位风的发电效率将会大大提高。
本发明的万向集风罩1和单向出风罩3均采用圆筒形结构，可以分别绕中心轴分布着多层进风口和出风口33，在此结构下，来自不同方向的风在进入万向集风罩1时都有很好的进风面积，达到了对多变风向的风力资源积累的目的。配合设计的挡板结构为内开式，配合设计的挡板在长度和宽度均略大于进风口和出风口33的长度和宽度，来流只能从万向集风罩1的一侧进入，却不能从另一侧出，大大减少了来流从万向集风罩1的背流侧泄露的情况，提高的进风效率。
进入万向集风罩1的风，能流密度相对较低，不适宜发电，但是逐步累积的低品位风进入文丘里管加速装置2后，逐步获得加速，并提升了能量密度，成为了发电的上好原料。文丘里管加速装置2包括收缩段21和扩张段22，风经万向集风罩1进入后，经收缩段21不断收缩，经过中间狭窄通道后从扩张段22流出，根据质量守恒定理以及文丘里效应，文丘里管加速装置2内风连续，由于进口和出口面积均大于狭窄喉口面积，因此喉口处风速得到提升，这样喉口处风能密度最大，在喉口处安装风力发电机6，就有利于风电机组的启动和工作。因此，通过合理的设计万向集风罩1、收缩段21和扩张段22，就可以将大面积的风能向小面积的流道中聚集提升风的速度和能量密度，从而实现利用微风能量进行发电。
只有内部的废弃风可以推开下挡板31离开单向出风罩3，而外侧的来流无法进入，大大减少了出流阻力，配合万向集风罩1，使得无论风是从哪个方向吹来，都能在装置内形成无阻碍的流体流向。
本设计中使用了挡板与进风口和出风口33配合，不用增设控制系统就能实现对装置进风口和出风口33风向的控制，减少能量损失。从图中可以看出，挡板悬挂于铰轴上，可绕铰轴自由旋转，自由状态时，在重力的作用下呈闭合状，有风推动时，挡板打开。挡板与挡板环以及进风口、出风口的结构，使得进风口的风只进不出，而出风口33的风只出不进，完成根据来风的方向进行自主导向的功能。
在万向集风罩、挡板和风力发电机6的共同配合下，低品位的风获得了极大程度的累积，使得原本不能被人们所利用的微弱风能，积攒成了巨大的风力资源，在文丘里管的加速作用下，风能密度得到进一步的提升，最终使得低品位的风带动了风力发电机6工作，完成低品位风的发电任务。国内风力资源不丰富的地方有很多，此类将低品位风逐步积累，并发电的方法适应国内环境，有较大应用前景。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种万向聚风的风能发电方法，其特征在于，该方法采用低品位风能万向汇聚加速装置和风力发电机进行发电，所述低品位风能万向汇聚加速装置包括万向集风罩、文丘里管加速装置和单向出风罩并且它们按从上至下的顺序依次设置，其中，
所述万向集风罩的顶端封闭，并且沿所述万向集风罩的周向设置有多个进风口，所述万向集风罩的内壁上铰接有多个上挡板，并且在所述万向集风罩的每个进风口处均设置一所述上挡板，所述上挡板能遮挡住对应位置处的进风口，所述上挡板允许风从所述万向集风罩的外部经所述进风口流入所述万向集风罩的内部，而使流入所述万向集风罩内部的风无法从所述进风口处流出到外部；
从所述万向集风罩进入的风进入所述文丘里管加速装置后获得加速，并提升了能量密度，该文丘里管加速装置包括连接在一起的收缩段和扩张段，所述收缩段位于所述扩张段的上方，所述收缩段的小端和所述扩张段小端固定连接在一起从而使此处形成喉口，在喉口处安装风力发电机，以利于风力发电机的工作；风从万向集风罩进入所述文丘里管加速装置后，经收缩段不断收缩，经过喉口后从扩张段流出；
所述单向出风罩的底端封闭，沿所述单向出风罩的周向设置有多个出风口，所述单向出风罩的外壁上铰接有多个下挡板，并且在所述单向出风罩的每个出风口处均设置一所述下挡板，所述下挡板能遮挡住对应位置处的出风口，所述下挡板允许从所述文丘里管加速装置流入所述单向出风罩内部的风再经过所述出风口处流出到外部，而使所述单向出风罩外部的风无法从所述出风口处流入到所述单向出风罩内部。
2.根据权利要求1所述的一种万向聚风的风能发电方法，其特征在于，每个所述上挡板分别通过一上铰轴铰接在所述万向集风罩的内壁上，并且所述上铰轴水平设置，所述上挡板悬挂在所述上铰轴上。
3.根据权利要求1所述的一种万向聚风的风能发电方法，其特征在于，每个所述下挡板分别通过一下铰轴铰接在所述单向出风罩的外壁上，并且所述下铰轴水平设置，所述下挡板悬挂在所述下铰轴上。
4.根据权利要求1所述的一种万向聚风的风能发电方法，其特征在于，所述万向集风罩的顶端通过上盖板封闭。
5.根据权利要求1所述的一种万向聚风的风能发电方法，其特征在于，所述单向出风罩的底端通过下盖板封闭。
6.根据权利要求1所述的一种万向聚风的风能发电方法，其特征在于，初始时每个所述上挡板均贴住所述万向集风罩的内壁，并且每个所述上挡板与竖直面的夹角为2°～3°。
7.根据权利要求1所述的一种万向聚风的风能发电方法，其特征在于，初始时每个所述下挡板均贴住所述单向出风罩的外壁，并且每个所述下挡板与竖直面的夹角为2°～3°。
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