CN107905952B - 一种风、光和水混合式风力机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风、光和水混合式风力机，其包括风力发电组件、光发电组件和水发电组件；风力发电组件包括塔架、风力机叶片、高低速轴和第一发电机，塔架的底部设置在地面上，其顶部设置有机舱，风力机叶片设置在机舱外部，高低速轴和第一发电机设置在机舱的内部，且风力机叶片经高低速轴与第一发电机相连接；光发电组件包括多个光发电单元，光发电单元设置在风力机叶片的外表面；水发电组件包括雨水收集装置和多级落差发电装置，雨水收集装置设置在机舱内，多级落差发电装置设置在塔架中，且多级落差发电装置的最上端与雨水收集装置相连接，且用于通过雨水重力势能进行发电。本发明综合利用了环境资源，多渠道地提高风力机的发电量。

Description

一种风、光和水混合式风力机

技术领域

本发明涉及风力机技术领域，尤其涉及一种风、光和水混合式风力机。

背景技术

能源作为国家发展的战略性动力支撑，在推动我国经济持续增长与社会安全稳定进程中起着至关重要的作用，在供给需求日益剧增，生态要求日趋严格的重压下，传统化石能源已远不能满足需求，新型清洁能源开发利用成为当今时代下的重要工作。风能是一种拥有巨大潜能的可再生能源，有助于减轻消耗常规资源所造成的能源危机。

风力机是将风能转换为电能的旋转机械，其核心部件是风轮，风轮又由叶轮叶片和轮毂组成，叶轮叶片拥有较大的展弦比，风力机塔架在支撑叶轮叶片、轮毂和机舱以及抵抗由叶轮叶片产生的风荷载方面起重要作用，为了捕获更多的风能，降低度电成本，目前风力发电机组逐渐趋于大型化，塔架高度随之增加。综合利用风力机服役环境中的自然资源，提高风力机整机发电量具有实际意义。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中所存在的技术问题，从而提供一种综合利用自然资源、增加风力机总体发电量的风、光和水混合式风力机。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明提供的风、光和水混合式风力机，其包括风力发电组件、光发电组件和水发电组件；

所述风力发电组件包括塔架、风力机叶片、高低速轴和第一发电机，所述塔架的底部设置在地面上，其顶部设置有机舱，所述风力机叶片设置在所述机舱外部的轮毂上，所述高低速轴和第一发电机设置在所述机舱的内部，且所述风力机叶片经所述轮毂与所述高低速轴相连接，所述高低速轴与所述第一发电机相连接；

所述光发电组件包括多个光发电单元，所述光发电单元设置在所述风力机叶片的外表面；

所述水发电组件包括雨水收集装置和多级落差发电装置，所述雨水收集装置设置在所述机舱内，所述多级落差发电装置设置在所述塔架中，且所述多级落差发电装置的最上端与所述雨水收集装置相连接，且用于通过雨水重力势能进行发电。

进一步地，所述雨水收集装置包括收集侧板、集水箱和排水管，所述收集侧板设置在所述机舱的顶部，所述收集侧板的上部倾斜往外延伸，其下部经管道与所述集水箱的入口相连接，所述集水箱的出口与所述排水管的入口相连接，所述排水管的出口与所述多级落差发电装置相连接。

进一步地，所述雨水收集装置还包括配电控制柜和驱动机构，所述收集侧板包括第一至第三伸缩侧板，所述第一伸缩侧板设置在所述机舱上远离所述风力机叶片的一侧，所述第二伸缩侧板和第三伸缩侧板对称设置在所述第一伸缩侧板的两侧，其中，所述配电控制柜经所述驱动机构分别与所述第一至第三伸缩侧板相连接。

进一步地，所述雨水收集装置还包括风力检测单元和湿度检测单元，所述风力检测单元和湿度检测单元与所述配电控制柜相连接。

进一步地，所述雨水收集装置还包括水位监测单元和控制阀，所述水位监测单元设置在所述集水箱的内部，且所述水位监测单元和控制阀还与所述配电控制柜相连接。

进一步地，所述多级落差发电装置包括沿所述塔架高度方向依次间隔设置的多个落差发电单元，每个所述落差发电单元包括进水管、出水管、叶轮腔、第二发电机、发电机转轴和多个叶轮叶片，所述发电机转轴的一端伸入到所述叶轮腔中，其另一端与所述第二发电机相连接，多个所述叶轮叶片等间隔地设置在所述发电机转轴的一端，所述进水管的一端与所述排水管的出口相连接，所述进水管的另一端与所述叶轮腔相连通，所述叶轮腔的底部与所述出水管相连通。

进一步地，所述进水管的竖向轴线和出水管的竖向轴线相互共线。

进一步地，所述光发电单元包括方格状太阳能薄膜，所述太阳能薄膜包覆在所述风力机叶片的上下两侧。

进一步地，所述机舱的外表面还设有导流罩，所述导流罩设置在所述轮毂外，所述风力机叶片连接在所述轮毂上。

进一步地，所述机舱的内部还设有支撑机构，所述高低速轴和第一发电机固定在所述支撑机构的上表面。

本发明的有益效果在于：通过将光发电单元设置在风力机叶片的外表面，并在机舱上布置雨水收集装置，在风力机服役期间可以通过风力机叶片将风能转换为电能，在阳光充足时，可以通过光发电单元将太阳能转换为电能；而在下雨时，还可以利用塔架内的多级落差发电装置将雨水重力势能转化成电能，其综合利用了环境资源，多渠道地提高风力机的发电量，进而增加风力机整体电能的产量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的风、光和水混合式风力机的结构示意图；

图2是本发明的风、光和水混合式风力机的光发电组件的结构示意图；

图3是本发明的风、光和水混合式风力机机舱中雨水收集装置的结构示意图；

图4是本发明的风、光和水混合式风力机机舱中雨水收集装置的正视图；

图5是本发明的风、光和水混合式风力机的塔架的结构示意图；

图6是本发明的风、光和水混合式风力机的多级落差发电装置的结构示意图；

图7是本发明的风、光和水混合式风力机的多级落差发电装置的正视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1-2所示，本发明的风、光和水混合式风力1机，其包括风力发电组件1、光发电组件2和水发电组件3；

风力发电组件1包括塔架11、风力机叶片12、高低速轴13和第一发电机14，塔架11的底部设置在地面上，其顶部设置有机舱15，风力机叶片12设置在机舱15外部，高低速轴13和第一发电机14设置在机舱15的内部，且风力机叶片12固定于轮毂上，轮毂与高低速轴13相连接，高低速轴13与第一发电机14相连接；本发明中，通过风力驱动风力机叶片12旋转，带动高低速轴13旋转，从而实现第一发电机14的发电。

光发电组件2包括多个光发电单元21，光发电单元21设置在风力机叶片12的外表面；本发明实施例中，光发电单元21包括方格状太阳能薄膜，太阳能薄膜包覆在风力机叶片12的上下两侧。具体地，将若干个集成方格状太阳能薄膜组合成一组光发电单元21，这样可以减小故障率，提高光发电单元21发电的可靠性。

水发电组件3包括雨水收集装置31和多级落差发电装置32，雨水收集装置31设置在机舱15内，多级落差发电装置32设置在塔架11中，且多级落差发电装置32的最上端与雨水收集装置31相连接，且用于通过雨水重力势能进行发电。

本发明通过将光发电单元21设置在风力机叶片12的外表面，并在机舱15上布置雨水收集装置31，在风力机服役期间可以通过风力机叶片12将风能转换为电能，在阳光充足时，可以通过光发电单元21将太阳能转换为电能；而在下雨时，还可以利用塔架11内的多级落差发电装置32将雨水重力势能转化成电能，其综合利用了环境资源，多渠道地提高风力机的发电量，进而增加风力机整体电能的产量。

参阅图3-4所示，雨水收集装置31包括收集侧板311、集水箱312和排水管313，收集侧板311设置在机舱15的顶部，收集侧板311的上部倾斜往外延伸，其下部经管道314与集水箱312的入口相连接，集水箱312的出口与排水管313的入口相连接，排水管313的出口与多级落差发电装置32相连接。本发明中，当下雨时，通过收集侧板311收集雨水，使雨水沿着收集侧板311的斜面流入集水箱312中进行储存，集水箱312收集到足够多的水量之后由排水管313排往多级落差发电装置32进行雨水发电。

具体的，雨水收集装置31还包括配电控制柜315和驱动机构316，收集侧板311包括第一至第三伸缩侧板(3111-3113)，第一伸缩侧板3111设置在机舱15上远离风力机叶片12的一侧，第二伸缩侧板3112和第三伸缩侧板3113对称设置在第一伸缩侧板3111的两侧，其中，配电控制柜315经驱动机构316分别与第一至第三伸缩侧板(3111-3113)相连接。本发明中，通过配电控制柜315控制驱动机构316动作，带动第一至第三伸缩侧板(3111-3113)伸展或收缩，当天气晴朗时，收集侧板311可收缩至机舱15顶端，不影响风力机正常运行；下雨时，收集侧板311向外伸展保证其最大收集面积，但倘若遇到较大风速，可适当减小向外伸展长度，以保证风力机安全运行。

较佳地，为了方便自动控制收集侧板311的伸缩，雨水收集装置31还包括风力检测单元317和湿度检测单元318，风力检测单元317和湿度检测单元318与配电控制柜315相连接。通过风力检测单元317和湿度检测单元318分别检测风力大小和湿度大小，从而通过配电控制柜315控制侧板311的伸展至合适大小，本发明实施例中，侧板311伸展的具体大小范围可根据实际需求进行合理设定。

本发明中，雨水收集装置31还包括水位监测单元319和控制阀3110，水位监测单元319设置在集水箱312的内部，且水位监测单元319和控制阀3110还与配电控制柜315相连接。水位监测单元319主要用于检测集水箱312的内部储水量，并在达到设定位置时，通过配电控制柜315开启控制阀3110，实现自动排水。

参阅图5-7所示，多级落差发电装置32包括沿塔架高度方向依次间隔设置的多个落差发电单元，每个落差发电单元包括进水管321、出水管322、叶轮腔323、第二发电机324、发电机转轴325和多个叶轮叶片326，发电机转轴325的一端伸入到叶轮腔323中，其另一端与第二发电机324相连接，多个叶轮叶片326等间隔地设置在发电机转轴325的一端，进水管321的一端与排水管313的出口相连接，进水管321的另一端与叶轮腔323相连通，叶轮腔323的底部与出水管322相连通。本发明中，排水管313中的雨水经进水管321流入到叶轮腔323中，对叶轮叶片326进行冲击，叶轮叶片326带动发电机转轴325转动，使第二发电机324将机械能转换为电能。而当前叶轮腔323内充满雨水后，雨水会从出水管322到达下一落差发电单元进行发电。

本发明中，为了方便相邻两个落差发电单元之间的连接，进水管321的竖向轴线和出水管322的竖向轴线相互共线。

较佳地，为了起到导流作用，机舱15的外表面还设有导流罩16，导流罩16内设置有轮毂18，风力机叶片12连接在轮毂18上。

较佳地，为了提高结构的稳定性，机舱15的内部还设有支撑机构17，高低速轴13和第一发电机14固定在支撑机构17的上表面。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种风、光和水混合式风力机，其特征在于，包括风力发电组件、光发电组件和水发电组件；

所述风力发电组件包括塔架、风力机叶片、高低速轴和第一发电机，所述塔架的底部设置在地面上，其顶部设置有机舱，所述风力机叶片设置在所述机舱外部，所述高低速轴和第一发电机设置在所述机舱的内部，且所述风力机叶片经所述高低速轴与所述第一发电机相连接；

所述光发电组件包括多个光发电单元，所述光发电单元设置在所述风力机叶片的外表面；

所述水发电组件包括雨水收集装置和多级落差发电装置，所述雨水收集装置设置在所述机舱内，所述多级落差发电装置设置在所述塔架中，且所述多级落差发电装置的最上端与所述雨水收集装置相连接，且用于通过雨水的重力势能进行发电，

所述雨水收集装置包括收集侧板、集水箱和排水管，所述收集侧板设置在所述机舱的顶部，所述收集侧板的上部倾斜往外延伸，其下部经管道与所述集水箱的入口相连接，所述集水箱的出口与所述排水管的入口相连接，所述排水管的出口与所述多级落差发电装置相连接，

所述雨水收集装置还包括配电控制柜和驱动机构，所述收集侧板包括第一至第三伸缩侧板，所述第一伸缩侧板设置在所述机舱上远离所述风力机叶片的一侧，所述第二伸缩侧板和第三伸缩侧板对称设置在所述第一伸缩侧板的两侧，其中，所述配电控制柜经所述驱动机构分别与所述第一至第三伸缩侧板相连接，

所述雨水收集装置还包括风力检测单元和湿度检测单元，所述风力检测单元和湿度检测单元与所述配电控制柜相连接，

所述雨水收集装置还包括水位监测单元和控制阀，所述水位监测单元设置在所述集水箱的内部，且所述水位监测单元和控制阀还与所述配电控制柜相连接；

所述多级落差发电装置包括沿所述塔架高度方向依次间隔设置的多个落差发电单元，每个所述落差发电单元包括进水管、出水管、叶轮腔、第二发电机、发电机转轴和多个叶轮叶片，所述发电机转轴的一端伸入到所述叶轮腔中，其另一端与所述第二发电机相连接，多个所述叶轮叶片等间隔地设置在所述发电机转轴的一端，所述进水管的一端与所述排水管的出口相连接，所述进水管的另一端与所述叶轮腔相连通，所述叶轮腔的底部与所述出水管相连通；

所述进水管的竖向轴线和出水管的竖向轴线相互共线；

所述光发电单元包括方格状太阳能薄膜，所述太阳能薄膜包覆在所述风力机叶片的上下两侧。

2.如权利要求1所述的风、光和水混合式风力机，其特征在于，所述机舱的外表面还设有导流罩，所述导流罩设置在所述风力机叶片相连的轮毂处。

3.如权利要求1所述的风、光和水混合式风力机，其特征在于，所述机舱的内部还设有支撑机构，所述高低速轴和第一发电机固定在所述支撑机构的上表面。