CN113982832A - 一种分布式微电网系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种分布式微电网系统，包括：等距布置在地面上的多个微风力发电塔，所述微风力发电塔内部中空构成主风道，外侧开设侧风道，所述微风力发电塔两侧均安装集风板，且相邻所述集风板之间形成的进风口，所述进风口与所述侧风道相连通；位于所述微风力发电塔下方的地下储能层，其与所述主风道相连通，所述地下储能层用于储能且与主风道顶端产生温差，温差驱使主风道内气体流动；风电机组，其部分安装在所述主风道内、部分位于主风道和侧风道汇集处；设备层，与多个风电机组连接的蓄电池组，所述蓄电池组内置所述设备层。本发明提供了一种分布式微电网系统，很好地解决了现有风力发电技术受自然风力大小影响较大的问题。

Description

一种分布式微电网系统
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种分布式微电网系统。
背景技术
众所周知，二十世纪七十年代后，世界能源日趋紧张，一方面化石燃料日益减少，价格越来越高，导致电费越来越贵；另一方面化石燃料燃烧带来的污染、温室效应，给人类带来了难以预测的隐患，因此利用再生清洁能源——风能进行发电具有很好的应用前景。
现有风力发电技术主要是在土壤贫瘠的荒地进行发电，诸如沙漠或者类似沙漠的区域和草场的区域，且受自然风力的影响比较大，在自然风力较小的情况下则不适合建造分布式微电网系统，但是如果产生风力则会使它们十分适合建立分布式微电网系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分布式微电网系统，旨在解决现有风力发电技术受自然风力大小影响较大的问题。
本发明提供一种分布式微电网系统，包括：
等距布置在地面上的多个微风力发电塔，所述微风力发电塔内部中空构成主风道，外侧开设侧风道，所述微风力发电塔两侧均安装集风板，且相邻所述集风板之间形成的进风口，所述进风口与所述侧风道相连通；
位于所述微风力发电塔下方的地下储能层，其与所述主风道相连通，所述地下储能层用于储能且与主风道顶端产生温差，温差驱使主风道内气体流动；
风电机组，其部分安装在所述主风道内、部分位于主风道和侧风道汇集处；
设备层，与多个风电机组连接的蓄电池组，所述蓄电池组内置所述设备层。
进一步地，所述地下储能层内间隔布置加热罐，所述加热罐相互连通形成网状结构；
所述加热罐的罐体密封。
进一步地，所述微风力发电塔还包括安装平台；
所述安装平台上开设有透风孔，且所述透风孔均与所述主风道、所述侧风道相连通。
进一步地，所述风电机组包括轴承座、风机轴、风机桨叶以及发电机；
所述风机轴内嵌在所述轴承座内并在所述轴承座内转动；
所述风机桨叶安装在所述风机轴的侧面；
所述风机轴与所述发电机的传动轴之间通过齿轮变速器结构传动连接，所述蓄电池组与多个所述发电机连接。
进一步地，所述风电机组还包括转轴叶片；
所述主风道、所述侧风道的出风口汇集形成负压区域，且所述负压区域位于所述主风道的正上方；
所述风机轴顶部安装转轴叶片，且所述转轴叶片位于所述负压区域内。
进一步地，所述齿轮变速器结构包括第一齿轮以及第二齿轮，所述第一齿轮套接在所述风机轴的外侧，所述第二齿轮内嵌所述发电机的转子轴；
所述第一齿轮与所述第二齿轮相啮合。
进一步地，所述集风板均向上倾斜且相互平行；
所述集风板位于所述侧风道内的长度由下而上逐渐缩短。
进一步地，，所述风机桨叶与所述主风道内风向垂直。
进一步地，所述加热罐内置加热网。
进一步地，所述集风板等间距布置。
本发明的技术方案通过微风力发电塔两侧向上倾斜的集风板收集环境风并形成风力，即使在环境风不大的情况下，侧风道内也会形成较大的环境风；另外通过地下储能层与主风道顶端的温差形成非自然风力，非自然风力通过主风道向上吹动；通过环境风和非自然风力共同驱使风电机组进行风能发电，即使在自然风力较小的地方也适合建造分布式微电网系统；综上，本发明很好地解决了现有风力发电技术受自然风力大小影响较大的问题，不挑剔建设投资环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的分布式微电网系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的风电机组的结构示意图。
附图标记说明：
1为微风力发电塔，11为主风道，12为侧风道，13为集风板，14为进风口，15为安装平台，16为负压区域；
2为地下储能层，21为加热罐。
31为风机轴，32为轴承座，33为风机桨叶，34为转轴叶片；
41为第一齿轮，42为第二齿轮；
5为发电机；6为蓄电池组。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图1所示，本发明提供一种分布式微电网系统，包括：等距布置在地面上的多个微风力发电塔1，根据负荷耗电量确定微风力发电塔1的间距，所述微风力发电塔1内部中空构成主风道11，外侧开设侧风道12，所述微风力发电塔1两侧均安装集风板13，且相邻所述集风板13之间形成的进风口14，所述进风口14与所述侧风道12相连通；位于所述微风力发电塔1下方的地下储能层2，其与所述主风道11相连通，所述地下储能层2用于储能且与主风道11顶端产生温差，温差驱使主风道11内气体流动；风电机组，其部分安装在所述主风道11内、部分位于主风道11和侧风道12汇集处；设备层，与多个风电机组连接的蓄电池组6，所述蓄电池组6内置所述设备层。
多个微风力发电塔1同时依靠微风聚能发电，不需要牵电网的长途施工费用；直接在负荷末端直接分布式建设使用，并在负荷末端直接实现供电，省去电网费用和物流运输成本，无需远程输送，直接在生产制造业源头降低成本。
由于自给自足的模式，风力发电十分依靠风力的大小，在自然风力较小的情况时，生产制造业无法正常进行工作；因此，微风力发电塔1内部中空构成主风道11，外侧开设侧风道12，通过微风力发电塔1两侧向上倾斜的集风板13收集环境风并形成风力，由于相邻集风板13之间形成的进风口14尺寸较狭窄，即使在环境风不大的情况下，侧风道12内也会形成较大的环境风流体运动，侧风道12能够引流地表以上360°的涌进发电塔聚风聚能，用于强劲发电；另外通过地下储能层2与主风道11顶端的温差形成非自然风力，非自然风力通过主风道11向上吹动；通过环境风和非自然风力共同驱使风电机组进行风能发电，即使在自然风力较小的地方也适合建造分布式微电网系统；并且利用微风力发电塔1的立体高度进行发电，不侵占占地面积，对自然生态环境无干扰，发电塔顶设置护网和消声器，护网用于保护发电机，发电机消声器安装于发电机，且发电机消声器的结构以及消声原理均为现有技术，此处不作赘述。
进一步地，所述地下储能层2用于提供热量并储存能量，在主风道11两端形成温差，并通过主风道11的长度，使主风道11内空气快速流动形成非自然风力；优选地，所述地下储能层2内间隔布置加热罐21，所述加热罐21相互连通分布式设置，且形成网状结构；所述加热罐21的罐体密封；网状结构的加热罐21能够同时产生大量的热量，为非自然风力的形成构成了条件；将加热罐21的罐体密封的效果在于：持续的在罐体内加热，会造成罐内压强升高，进而增加罐内水的温度，更快速地加热罐罐体周围的空气。优选地，所述加热罐内置加热网持续加热。
进一步地，所述微风力发电塔1还包括安装平台15；所述安装平台15上开设有透风孔，且所述透风孔均与所述主风道11、所述侧风道12相连通；安装平台15一方面用于安装风电机组，另一方面用于开设透风孔，主风道11、侧风道12内的风力通过透风口向上流动，由于透风口较小，根据流体作用能够增加安装平台15上方的风速，进而增加风电机组的发电效率。
进一步地，所述风电机组用于风力发电，且风电机组安装在安装平台15上部的设备层内，设备层封闭式设计，且设备层内壁可安装吸声层，具有无干扰的优点，对环境、飞鸟以及走兽全程保护，完全可以满足城市、乡村环境保护的需求。
参阅图2所示，所述风电机组包括轴承座32、风机轴31、风机桨叶33以及发电机5；所述风机轴31内嵌在所述轴承座32内并在所述轴承座32内转动；所述风机桨叶33安装在所述风机轴31的侧面，且所述风机桨叶33与所述主风道11内风向垂直；所述风机轴31与所述发电机5的传动轴之间通过齿轮变速器结构传动连接，所述蓄电池组6与多个所述发电机5连接，所述发电机5安装在所述主风道11内。
将所述风机桨叶33与所述主风道11内风向垂直的效果在于：最大程度的利用主风道11内的风力；主风道11内的非自然风吹动风机桨叶33，进而带动风机轴31旋转，最终风机轴31通过齿轮变速器结构带动发电机5的传动轴转动完成发电过程，多个发电机5与蓄电池组6连接，发电机5发的电储存在蓄电池组6中进行储存和后续使用。
进一步地，所述风电机组还包括转轴叶片34，转轴叶片34与风机桨叶33同轴、同心同圆安装；所述主风道11、所述侧风道12的出风口汇集形成负压区域16，且所述负压区域16位于所述主风道11的正上方；所述风机轴31顶部安装转轴叶片34，且所述转轴叶片34位于所述负压区域16内；所述主风道11、所述侧风道12的出风口汇集形成负压区域16，由于主风道11、侧风道12出口的风向不同，两个不同方向的风力在负压区域16交互形成涡旋负压作用，负压作用使风在负压区域内增速、增加力量，形成风力、风速更大的螺旋风，形成类似龙卷风的效果，带动风机轴31顶部的转轴叶片34高速转动，最终带动风电机组全天候发电。
值得注意的是，风机轴31上还安装有惯性飞轮，即风电机组的风机轴在风力驱动下旋转时带动适当转动惯量的惯性飞轮运动，当风力强时，风力驱动惯性飞轮加速，并以动能的形式将一部分能量储存在惯性飞轮中；当风力弱时，储存在惯性飞轮中的动能仍可驱动发电机发电；利用惯性原理通过适当质量的飞轮储能，可在一定范围内自动稳定风机轴的转速，以平抑由于风力起伏而引起的发电机输出电能的波动，改善电能的质量。
进一步地，所述齿轮变速器结构包括第一齿轮41以及第二齿轮42，所述第一齿轮41套接在所述风机轴31的外侧，所述第二齿轮42内嵌所述发电机5的转子轴；所述第一齿轮41与所述第二齿轮42相啮合；风机轴31与发电机5通过第一齿轮41、第二齿轮42实现传动连接，具有以下优点：瞬间传动比恒定且稳定性高，结构稳定可靠，噪音低，传动功率大效率高；另外，通过将第一齿轮41的直径设置大于第二齿轮42的直径，第二齿轮42的转速大于第一齿轮41的转速，进而增加发电机5转子轴的转速，进而提高发电机5的工作效率。
进一步地，所述集风板13均向上倾斜且相互平行；所述集风板13位于所述侧风道12内的长度由下而上逐渐缩短，用来保证环境风始终向上吹动，满足风力发电的需求；具体地，所述集风板13的长度依靠侧风道边柱的两端长度而定，集风板13通过螺栓固定并智能调节集风板13位于所述侧风道12内的长度。
进一步地，所述集风板13等间距布置。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种分布式微电网系统，其特征在于，包括：
等距布置在地面上的多个微风力发电塔，所述微风力发电塔内部中空构成主风道，外侧开设侧风道，所述微风力发电塔两侧均安装集风板，且相邻所述集风板之间形成的进风口，所述进风口与所述侧风道相连通；
位于所述微风力发电塔下方的地下储能层，其与所述主风道相连通，所述地下储能层用于储能且与主风道顶端产生温差，温差驱使主风道内气体流动；
风电机组，其部分安装在所述主风道内、部分位于主风道和侧风道汇集处；
设备层，与多个风电机组连接的蓄电池组，所述蓄电池组内置所述设备层。
2.根据权利要求1所述的分布式微电网系统，其特征在于，所述地下储能层内间隔布置加热罐，所述加热罐相互连通形成网状结构；
所述加热罐的罐体密封。
3.根据权利要求1所述的分布式微电网系统，其特征在于，所述微风力发电塔还包括安装平台；
所述安装平台上开设有透风孔，且所述透风孔均与所述主风道、所述侧风道相连通。
4.根据权利要求3所述的分布式微电网系统，其特征在于，所述风电机组包括轴承座、风机轴、风机桨叶以及发电机；
所述风机轴内嵌在所述轴承座内并在所述轴承座内转动；
所述风机桨叶安装在所述风机轴的侧面；
所述风机轴与所述发电机的传动轴之间通过齿轮变速器结构传动连接，所述蓄电池组与多个所述发电机连接。
5.根据权利要求4所述的分布式微电网系统，其特征在于，所述风电机组还包括转轴叶片；
所述主风道、所述侧风道的出风口汇集形成负压区域，且所述负压区域位于所述主风道的正上方；
所述风机轴顶部安装转轴叶片，且所述转轴叶片位于所述负压区域内。
6.根据权利要求4所述的分布式微电网系统，其特征在于，所述齿轮变速器结构包括第一齿轮以及第二齿轮，所述第一齿轮套接在所述风机轴的外侧，所述第二齿轮内嵌所述发电机的转子轴；
所述第一齿轮与所述第二齿轮相啮合。
7.根据权利要求1所述的分布式微电网系统，其特征在于，所述集风板均向上倾斜且相互平行；
所述集风板位于所述侧风道内的长度由下而上逐渐缩短。
8.根据权利要求4所述的分布式微电网系统，其特征在于，所述风机桨叶与所述主风道内风向垂直。
9.根据权利要求2所述的分布式微电网系统，其特征在于，所述加热罐内置加热网。
10.根据权利要求1所述的分布式微电网系统，其特征在于，所述集风板等间距布置。
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