CN108343559A - 一种供高层建筑公共用电的空中飘浮式风力发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种供高层建筑公共用电的空中飘浮式风力发电系统,包括用于发电的风电机组以及通过输电电缆与该风电机组相连的输变电机构,风电机组与一环状飘浮气囊相配装组合构成一种能飘浮在空中的飘浮式风力发电装置;输变电机构设置在城市高层建筑的顶面,该高层建筑的顶面上设有用于系缆飘浮式风力发电装置的缆绳,飘浮式风力发电装置通过缆绳软性连接飘浮在高层建筑的上空;飘浮气囊形成有轴向通透的过风孔道,风电机组安装在该过风孔道中并利用流经过风孔道的风力推动旋转发电;输变电机构将风电机组所发的电力通过整流、逆变后提供给高层建筑的公共用电设备使用。

Description

一种供高层建筑公共用电的空中飘浮式风力发电系统
技术领域
本发明属于新能源发电技术领域,特别是一种飘浮在高层建筑物上能利用风力发电的风力发电系统,具体地说是一种供高层建筑公共用电的空中飘浮式风力发电系统。
背景技术
风能作为一种比较成熟且利用较为广泛的可再生清洁能源,越来越得到重视。目前,风能开发主要是大型的风电机组和分布式小型风力机。分布式小型风力机主要以家用、路政用电、山区等形式为主,还未有直接用于高层建筑公共用电的案例。高层建筑一般位于城市,而城市周边及市内地面不适合建常规的风电机组,且城市内部高楼密集,丰富的风能基本都在高层建筑以上高度。基于此,在高楼顶部开发空中飘浮式风力机,既不占用高层建筑顶层表面空间,又不会给高层建筑带来额外重力负载,发电效率高,具有可行性,而且契合国家大力发展的分布式发电策略,具有很好的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状,而提供能悬浮在高层建筑上空,在空中发电提供给高层建筑公共用电使用的一种供高层建筑公共用电的空中飘浮式风力发电系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:
一种供高层建筑公共用电的空中飘浮式风力发电系统,包括用于发电的风电机组以及通过输电电缆与该风电机组相连的输变电机构,风电机组与一环状飘浮气囊相配装组合构成一种能飘浮在空中的飘浮式风力发电装置;输变电机构设置在城市高层建筑的顶面,该高层建筑的顶面上设有用于系缆飘浮式风力发电装置的缆绳,飘浮式风力发电装置通过缆绳软性连接飘浮在高层建筑的上空;飘浮气囊形成有轴向通透的过风孔道,风电机组安装在该过风孔道中并利用流经过风孔道的风力推动旋转发电;输变电机构将风电机组所发的电力通过整流、逆变后提供给高层建筑的公共用电设备使用。
为优化上述技术方案,采取的具体措施还包括:
上述的风电机组包括发电机和风轮;风轮固定套装在发电机的转子轴上;飘浮气囊的过风孔道中环向设置有4-6根用于拉紧固定风电机组的固定连接绳索。
上述的飘浮气囊的外周面上等弧度安装有四个能在风力的作用下使飘浮气囊过风孔道的进风端口自动旋转朝向迎风方向的对风舵。
上述的飘浮气囊的外周面上共安装有4个用来警示过往飞行器的航标灯;4个航标灯分成两对设置,其中:一对航标灯间隔位于飘浮气囊外周面的顶部,另一对航标灯间隔位于飘浮气囊外周面的底部。
上述的飘浮气囊的内部填充有密度小于空气密度的气体,飘浮气囊的外周面上安装有用于向飘浮气囊的内部补充气体的充气嘴。
上述的飘浮气囊过风孔道的进风端口成型有具有聚风效应能使风速加速流经过风孔道的锥形聚风腔,锥形聚风腔为外端口大内端口小的聚风罩形状。
上述的缆绳包括三根底端呈正三角分布连接在高层建筑顶面的抗拔缆绳和顶端连接飘浮气囊的主缆绳,三根抗拔缆绳的顶端共连有连接钢环,主缆绳的下端压装连接有能与该连接钢环实现快速拆卸安装配合的钢环卡扣。
上述的输变电机构包括用于对风电机组所发的电力进行整流的整流器以及蓄电池组、控制电路、逆变器;蓄电池组用于存储整流器整流后的电能,控制电路用于将整流器整流后的电能或存储于蓄电池组的电能输送给逆变器,逆变器将输送来的电能经交直流转换后提供给高层建筑的公共用电设备使用。
与现有的技术相比, 采用本发明所述设计的方案,可以达到以下技术效果:
1.安全环保,充分利用城市高层建筑上空风能,并提供公共用电。
2.发电设备飘浮在空中,不占用建筑顶面面积,且不给建筑物带来额外过大的负载。
3.有足够的高度,风功率更加可观,风能更加稳定,可以提供更长的发电时间。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明飘浮式风力发电装置的结构示意图;
图3是本发明的工作原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
其中的附图标记为:飘浮式风力发电装置100、高层建筑M、公共用电设备M1、风电机组1、发电机11、风轮12、飘浮气囊2、过风孔道2a、锥形聚风腔2b、输电电缆3、输变电机构4、整流器41、蓄电池组42、控制电路43、逆变器44、主缆绳51、抗拔缆绳52、固定连接绳索6、对风舵7、航标灯8。
如图1至图3所示,本发明的一种供高层建筑公共用电的空中飘浮式风力发电系统,该系统包括利用风力即利用气流的流动来发电的风电机组1以及通过输电电缆3与该风电机组1相连的输变电机构4,风电机组1包括发电机11和风轮12;风轮12固定套装在发电机11的转子轴上;发电机11为永磁同步发电机,当空气流动时,气流吹动风轮12带动发电机11的转子轴旋转切割磁力线产生电力。本发明将风电机组1与一环状飘浮气囊2相配装,并与该飘浮气囊2一起组合构成一种能飘浮在空中的飘浮式风力发电装置100;本发明主要是应用于城市的高层建筑M,在这里高层建筑M所指为十五层建筑,即高度在五十米以上的建筑。为了充分利用城市高空风能为高层建筑M内部公共用电设备M1提供清洁的能源,本发明将输变电机构4设置在城市高层建筑M的顶面,并在该高层建筑M的顶面上设有用于系缆飘浮式风力发电装置100的缆绳,使飘浮式风力发电装置100能够通过缆绳的软性连接飘浮在高层建筑M的上空。本发明飘浮式风力发电装置100选择软性连接的目的是使飘浮式风力发电装置100能根据风向的变化自动调节其空间姿态。飘浮气囊2形成有轴向通透的过风孔道2a,风电机组1安装在该过风孔道2a中并利用流经过风孔道2a的风力推动旋转发电;风电机组1所发的电通过输电电缆3输送给输变电机构4,输变电机构4再将风电机组1所发的电力通过整流、逆变后转换成所需的电压,然后通过输电线提供给高层建筑M的公共用电设备M1使用。
本发明的最大贡献在于,将飘浮式风电机组与高层建筑有机组合,既提供了高层建筑的公共用电,又在城市中很好的利用了可再生绿色风能,为城市分布式新能源发电提出了更大的市场前景。
本发明结构简单,利用飘浮式风力发电装置100发电既不占用高层建筑M顶层表面空间,又不会给高层建筑M带来额外过大的重力负载,并能利用城市高空风力稳定的特点,提高发电的效率,具有良好在城市应用的市场前景。
实施例中,如图2所示,本发明的飘浮气囊2的过风孔道2a中环向设置有4根到6根用于拉紧固定风电机组1的固定连接绳索6。
结合图1和图2,为了保证飘浮气囊2能够根据风向自动调整空间姿态,本发明在飘浮气囊2的外周面上等弧度安装有四个能在风力的作用下使飘浮气囊2过风孔道2a的进风端口自动旋转朝向迎风方向的对风舵7。对风舵7的数量也可以根据实际要求进行设置。
实施例中,飘浮气囊2的外周面上共安装有4个用来警示过往飞行器的航标灯8;4个航标灯8分成两对设置,其中:一对航标灯8间隔位于飘浮气囊2外周面的顶部,另一对航标灯8间隔位于飘浮气囊2外周面的底部。
实施例中,飘浮气囊2的内部填充有密度小于空气密度的气体,这样才能使飘浮气囊2连同风电机组1一起飘浮在空中。为了充放气方便,飘浮气囊2的外周面上安装有用于向飘浮气囊2的内部补充气体的充气嘴。
实施例中,为了实现最大的进风量,飘浮气囊2过风孔道2a的进风端口成型有具有聚风效应能使风速加速流经过风孔道2a的锥形聚风腔2b,锥形聚风腔2b为外端口大内端口小的聚风罩形状。
实施例中,缆绳包括三根底端呈正三角分布连接在高层建筑M顶面的抗拔缆绳52和顶端连接飘浮气囊2的主缆绳51,三根抗拔缆绳52的顶端共连有连接钢环,主缆绳51的下端压装连接有能与该连接钢环实现快速拆卸安装配合的钢环卡扣。
实施例中,输变电机构4包括用于对风电机组1所发的电力进行整流的整流器41以及蓄电池组42、控制电路43、逆变器44;蓄电池组42用于存储整流器41整流后的电能,控制电路43用于将整流器41整流后的电能或存储于蓄电池组42的电能输送给逆变器44,逆变器44将输送来的电能经交直流转换后提供给高层建筑M的公共用电设备M1使用。控制电路43是对整个电路进行控制的,包括启停机、控制蓄电池组42充放电。
以上所述,仅为本发明优选实施方式,但本发明保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖于本发明保护范围内。

Claims (8)

1.一种供高层建筑公共用电的空中飘浮式风力发电系统,包括用于发电的风电机组(1)以及通过输电电缆(3)与该风电机组(1)相连的输变电机构(4),其特征是:所述的风电机组(1)与一环状飘浮气囊(2)相配装组合构成一种能飘浮在空中的飘浮式风力发电装置(100);所述的输变电机构(4)设置在城市高层建筑(M)的顶面,该高层建筑(M)的顶面上设有用于系缆飘浮式风力发电装置(100)的缆绳,所述的飘浮式风力发电装置(100)通过缆绳软性连接飘浮在高层建筑(M)的上空;所述的飘浮气囊(2)形成有轴向通透的过风孔道(2a),所述的风电机组(1)安装在该过风孔道(2a)中并利用流经过风孔道(2a)的风力推动旋转发电;所述的输变电机构(4)将风电机组(1)所发的电力通过整流、逆变后提供给高层建筑(M)的公共用电设备(M1)使用。
2.根据权利要求1所述的一种供高层建筑公共用电的空中飘浮式风力发电系统,其特征是:所述的风电机组(1)包括发电机(11)和风轮(12);所述的风轮(12)固定套装在发电机(11)的转子轴上;所述的飘浮气囊(2)的过风孔道(2a)中环向设置有4-6根用于拉紧固定风电机组(1)的固定连接绳索(6)。
3.根据权利要求2所述的一种供高层建筑公共用电的空中飘浮式风力发电系统,其特征是:所述的飘浮气囊(2)的外周面上等弧度安装有四个能在风力的作用下使飘浮气囊(2)过风孔道(2a)的进风端口自动旋转朝向迎风方向的对风舵(7)。
4.根据权利要求3所述的一种供高层建筑公共用电的空中飘浮式风力发电系统,其特征是:所述的飘浮气囊(2)的外周面上共安装有4个用来警示过往飞行器的航标灯(8);4个航标灯(8)分成两对设置,其中:一对航标灯(8)间隔位于飘浮气囊(2)外周面的顶部,另一对航标灯(8)间隔位于飘浮气囊(2)外周面的底部。
5.根据权利要求4所述的一种供高层建筑公共用电的空中飘浮式风力发电系统,其特征是:所述的飘浮气囊(2)的内部填充有密度小于空气密度的气体,所述的飘浮气囊(2)的外周面上安装有用于向飘浮气囊(2)的内部补充气体的充气嘴。
6.根据权利要求5所述的一种供高层建筑公共用电的空中飘浮式风力发电系统,其特征是:所述的飘浮气囊(2)过风孔道(2a)的进风端口成型有具有聚风效应能使风速加速流经过风孔道(2a)的锥形聚风腔(2b), 所述的锥形聚风腔(2b)为外端口大内端口小的聚风罩形状。
7.根据权利要求6所述的一种供高层建筑公共用电的空中飘浮式风力发电系统,其特征是:所述的缆绳包括三根底端呈正三角分布连接在高层建筑(M)顶面的抗拔缆绳(52)和顶端连接飘浮气囊(2)的主缆绳(51),三根所述的抗拔缆绳(52)的顶端共连有连接钢环,所述的主缆绳(51)的下端压装连接有能与该连接钢环实现快速拆卸安装配合的钢环卡扣。
8.根据权利要求7所述的一种供高层建筑公共用电的空中飘浮式风力发电系统,其特征是:所述的输变电机构(4)包括用于对风电机组(1)所发的电力进行整流的整流器(41)以及蓄电池组(42)、控制电路(43)、逆变器(44);所述的蓄电池组(42)用于存储整流器(41)整流后的电能,所述的控制电路(43)用于将整流器(41)整流后的电能或存储于蓄电池组(42)的电能输送给逆变器(44),所述的逆变器(44)将输送来的电能经交直流转换后提供给高层建筑(M)的公共用电设备(M1)使用。
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