CN111828255A - 一种弱风收集发电技术及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种弱风收集发电技术及装置。属于能源开发利用领域，具体涉及一种通过风向追踪装置和高强轻薄风力汇聚弧形罩收集弱风的发电技术及装置。本发明主要是针对风速低的情况下风力发电系统无法启动风机的问题，提供一种弱风收集发电技术及装置，该装置内置3个不同直径的小型叶片，能有效增加弱风条件下叶片捕获的风量，从而提高风力发电系统的发电效率。本发明能够突破现有风力发电技术可利用风速的极限，实现在弱风条件下发电，提高了风力发电的经济性，并且设备维护简单，能源产出效益明显。另外，保证风力发电的长期稳定开发，有助于提高能源利用效率，缓解我国的能源短缺问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种风力发电技术及装置，属于能源开发利用领域，特别涉及一种弱风收集发电技术及装置。
背景技术
风能是无污染、可再生、零成本的清洁能源之一，有效的利用风能不但能够改善环境问题，还能优化资源配置解决当前存在的能源短缺问题。目前，风力发电技术日益成熟并得到了广泛的应用，现有的风力发电技术中可用于发电的风速均在4m/s以上，然而我国绝大地区的平均风速低于4m/s，丰富的风力资源不能得到充分有效的利用。建造能够在弱风(2-3m/s)条件下发电的发电站可以大幅提高对风能资源的利用率。风速是不稳定的且波动较快，这种振荡使得风能的输出功率不确定，因此当我们开发利用弱风时，降低风能的不确定性将是我们面临的最紧迫的问题。风力发电是利用风力带动风车叶片旋转.再透过齿轮箱提升旋转的速度，来促使发电机发电。目前风力发电机的叶片普遍较大，在空气动力作用下这些薄壁件都是较好的弹性体，极易变形而出现颤振导致破坏的危险；若风速或风力较小，则不能推动叶片的转动。因此通过改进风车叶片的大小使其小型化，可以减小叶片损坏的程度，增加多组叶片，可以有效增加被叶片捕获的风能，从而在弱风条件下也可以启动风机，提高发电效率。
发明内容：
本发明的目的是提供一种弱风收集发电技术及装置，该装置突破了现有风力发电技术因风能明显的不稳定性和不确定性，或风速低于4m/s的情况造成发电系统运行过程中出现突发情况或无法转动的问题，有效提高风机所捕获的风量，提高风力发电系统的发电效率。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明为一种弱风收集发电技术及装置，由高强轻薄风力汇聚弧形罩(2)、小型叶片(3)、叶片调整装置(4)、制动装置(5)、齿轮箱(6)、磁流体发电机组(7)、舱体(8)、风向追踪装置(9)、输电线(10)、支撑架(11)、控制箱(12)和变压器(13)等组成。高强轻薄风力汇聚弧形罩内设置三组不同直径大小的叶片，三组叶片由旋转毂连接位于同一个旋转轴上，旋转轴前端设置叶片调整装置；制动装置、齿轮箱和磁流体发电机组由旋转轴相连接位于舱体内，固定支架支撑舱体在其中心位置，舱体下方中心位置处安装风向追踪装置，磁流体发电机组和控制箱之间通过输电线相连通，然后经输电线将电力输送到变压器，最后将产生的电能输送到电网。
本发明的原理是：
一定速度前进的风吹在静止的风机叶片上做功并驱动发电机发电，将风能有效地转变成电能。依据本发明的三组不同直径大小的叶片同轴转动的风能收集装置，可以有效增加被捕获的风能，在弱风条件下也可引起风机转动，从而驱动发电机机组发电。叶片是风力发电的重要构件之一，叶片的好坏直接影响风力发电机的效率、寿命和性能，要提高叶片本身的强度和刚度，研制疲劳强度高、重量轻的复合材料做叶片以解决叶片断裂的问题。小型玻璃钢叶片具有质量轻、强度高、刚度好、良好的耐腐蚀性等优点，并且设计成型工艺简便，易使叶片到达最佳效率。因此本发明在弱风条件下也可启动，不仅能有效增加捕获的风能，还有助于减小发电机负荷和空载损耗，有效的保证了风电的发电效率。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明针对风速低的情况，通过风向追踪装置进行有效的捕获风能，高强轻薄风力汇聚弧形罩内3组同轴转动的小型叶片可有效的增高收集的风量，从而明显提高风的利用效率，提升风能发电机的发电和发热效率，减少空载消耗。
(2)本发明采用小型玻璃钢叶片。小型玻璃钢叶片耐腐蚀、耐气候性好，具有优良的动力性能和较长的使用寿命，可充分根据叶片的受力特点设计强度和刚度，有助于降低叶片破损的概率。
(3)本发明采用磁流体轴承发电机组，有效的提高了风力发电机的质量以保证风力机发电机运行的可靠性及耐久性。
因此，本发明克服了现有风电技术中存在的风能的不稳定性和不连续性，变压器负荷大和空载消耗的不足，突破现有风速的限制条件，提供的一种利用弱风收集发电技术及装置有效收集风能从而稳定发电，极大提高了风力发电的经济性，并且设备维护简单，能源产出效益明显。另外，保证风力发电的长期稳定开发，有助于提高我国能源的利用率，缓解能源短缺危机。
附图说明
图1为一种弱风收集发电技术及装置的整体示意图。
附图中，1：风力；2：高强轻薄风力汇聚弧形罩；3：小型叶片；4：叶片调整装置；5：制动装置；6：齿轮箱；7：磁流体轴承发电机组；8：舱体；9：风向追踪装置；10：输电线；11：支撑架；12：控制箱；13：变压器；14：电网。
具体实施例
下面结合附图及实施例进一步详述本发明，但本发明不仅限于所述实施例。
本例的弱风收集发电技术及装置如图1所示，
风力追踪装置(9)根据现场的风速、风力及风向调整高强轻薄风力汇聚弧形罩(2)，使叶片始终朝着迎风面，一定速度前进的风(1)通过高强轻薄风力汇聚弧形罩(2)的吸附作用吹在静止的风力机小型叶片(3)上做功，依次通过不同直径叶片的转动，增加捕获的有效风量并驱动齿轮箱的转动(6)从而激发磁流体轴承发电机组(7)发电，将风能有效地转变成电能。产生的电能通过支撑架(11)中的输电线(10)输送到控制箱(12)，控制箱(12)与变压器(13)之间通过输电线进行连接，从而将稳定的电压输送到电网(14)。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本方法的技术人员在本发明揭露的方法范围内，可轻易想到的改动或变化，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的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种弱风收集发电技术及装置，其特征在于：由风向追踪装置、高强轻薄风力汇聚弧形罩、小型叶片、叶片调整装置、制动装置、齿轮箱、磁流体发电机组、舱体、输电线、支撑架、控制箱和变压器等组成。
2.根据权利要求1所述的一种弱风收集发电技术及装置，其特征在于，所述风向追踪装置，可根据风速、风力及风向使叶片始终朝着迎风面。
3.根据权利要求1所述的一种弱风收集发电技术及装置，其特征在于，所述高强轻薄风力汇聚弧形罩内设置3组不同直径大小的小型叶片，旋转轴前端设置叶片校正装置，可以有效增加叶片捕获的风能，在弱风条件下也可启动齿轮箱转动，有利于风能的有效利用。
4.根据权利要求1所述的一种弱风收集发电技术及装置，其特征在于，所述制动装置、齿轮箱和磁流体发电机组由旋转轴相连接位于舱体内，舱体下方中心位置处安装风向追踪装置，磁流体发电机组和控制箱之间通过输电线相连通，然后经输电线将电力输送到变压器，最后将产生的电能输送到电网。
5.根据权利要求3所述的一种弱风收集发电技术及装置，其特征在于，所述高强轻薄风力汇聚弧形罩使用复合材料制作，具有比强度高、耐老化、重量轻的特点；在弧形罩部分设置PVC泡沫夹层，以增加强度，内层设置消音海绵，以降低主机噪声。
6.根据权利要求3所述的一种弱风收集发电技术及装置，其特征在于，所述小型叶片由3组同轴不同直径大小的叶片组成，均采用小型玻璃钢叶片，其具有质量轻、良好的耐腐蚀性等优点，可充分根据叶片的受力特点设计强度和刚度，具有优良的动力性能和较长的使用寿命，并且设计成型工艺简便，易使叶片到达最佳效率。
7.根据权利要求4所述的一种弱风收集发电技术及装置，其特征在于，所述齿轮箱可实现风力机和发电机的匹配，减少风力发电系统的设备损耗；所述舱体可以防止支撑架上方的主要设备免受风沙的直接侵害。
8.根据权利要求4所述的一种弱风收集发电技术及装置，其特征在于，采用磁流体发电机组能有效提高风力发电机的质量以保证风力机发电机运行的可靠性及耐久性。
9.根据权利要求1至8任一项所述的一种弱风收集发电技术及装置，其特征在于，所述风向追踪装置，可根据风速、风力及风向使叶片始终朝着迎风面；所述高能轻薄风力汇聚弧形罩有利于风能的收集，控制风能的稳定供给；所述小型叶片可以减少空气动力对叶片的损耗，从而提高发电机的效率及寿命；所述磁流体发电机组能有效的提高了风力发电机的质量以保证风力机发电机运行的可靠性及耐久性；所述发电系统通过输电线将产生的电能经控制箱、变压器输送到用电地点。
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