CN115126661A - 驭风聚能聚热聚光机械能多元3d能效、微网发电站 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微风聚能、热、光和机械能的有多元3D能效微网发电站，涉及新能源发电设备技术领域，该发电机组包括塔体、地下储能层和风电机组，塔体内部中空，包括主风道和侧风道，主风道和侧风道从塔体的底端延伸至顶端，侧风道位于主风道的周向，其特征在于，侧风道的侧壁上设有进风口，地下储能层设于塔体的下方，风电机组设于主风道的内腔，地下储能层与主风道导通，主风道内的直风和侧风道的横风在主风道内形成剪切气流。本发明通过剪切气流实现对风电机组的驱动，有序做工，从而实现发电，由于本发明采用横风和直风相结合形成剪切气流的方式，提高了侧风道内风的利用率，从而也提高了发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及新能源发电设备技术领域，尤其是涉及一种驭风聚能聚热聚光机械能多元3D能效、微网发电站。
背景技术
风力发电装置，本质上是用机械传动部件截获空气流动的能量做功。机械传动部件做功功率的大小，与其所截获的空气流动量(总质量)和流动速度的乘积成正比。
传统的大风车，依靠桨叶截获自然平面流动的风力，要想获得更大的能量，就得不断加大桨叶这个运动部件，现有海上装机5兆瓦级大风车最大的桨叶长度已达100米以上。这么巨大的运动部件，在工程建设和运输上受到很大限制，材料受力点、部件制造成本、使用和安装都存在较大安全隐患和施工难度，随着桨叶尺寸的加大，各种风险成几何级倍数增加。
大风车巨大的运动部件，对设置场地只能选择相对偏远的空旷风场地带。山北地区的风电场就是个最真实存在的案例，我们发电的目的就是用电。而偏远地带发出的电力，又必经过长途输送才能到达用电户，就会额外增加超出发电成本数倍的用电成本，工程辅助和线损、变损、电网输送配电成本等，巨大的输电网额外成本，都必须是用电户必须支付用电成本，还有很多转架逼迫必须承受的代价。
例如生态环境的破坏，线路必须经过的区域植被损毀。化石燃料的开採对环境污染，温室气体排放都是我们不得不承受代价，虽然全球多数国家在联合国气候大会握权下积极参与，但至今收效甚微，今日社会因为能源引发的多次战争有数据可查询的，已经造
能源创新更为重要，清洁能源技术更受欢迎。
为此，本发明中公开了一种聚风聚热发电塔，其主要由塔体、地下储能层、风电机组构成，塔体内部中空构成主风道、外侧开设侧风道，塔体两侧安装集风板，且相邻集风板之间形成的进风口与侧风道相连通；地下储能层与主风道相连通，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，安装平台位于塔体的顶部；风电机组部分安装在主风道内、部分位于主风道和侧风道汇集处，且位于安装平台的上方。利用该种发电塔，风力通过主风道和侧风道向上吹动，驱使主风道内的风电机组依靠风能发电，侧风道的风力利用率较低，导致发电塔的发电效率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种驭风聚能聚热聚光机械能多元3D 能效、微网发电站，以解决现有技术中塔体内的侧风道的风力利用率较低，导致发电塔的发电效率较低的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种驭风聚能聚热聚光机械能多元3D 能效、微网发电站，包括塔体、地下储能层和风电机组，所述塔体内部中空，包括主风道和侧风道，所述主风道和所述侧风道从所述塔体的底端延伸至顶端，所述侧风道位于所述主风道的周向，所述侧风道的侧壁上设有进风口，所述地下储能层设于所述塔体的下方，所述风电机组设于所述主风道的与所述侧风道交汇处；
所述地下储能层与所述主风道导通，所述地下储能层用于储能且与所述主风道的顶端产生温差，温差驱使所述主风道内气体向上流动，所述主风道内的直风和所述侧风道的横风在所述主风道与所述侧风道交汇处形成剪切气流，所述剪切气流用于驱动所述风电机组发电。
优选地，其特征在于，所述主风道上设有若干个通气阀，所述通气阀间隔设置，且从所述主风道的底端延伸至顶端。
优选地，所述通气阀上设有控制执行器。
优选地，所述进风口包括若干个，且间隔设置，所述进风口从所述侧风道的底端延伸至顶端。
优选地，所述侧风道的外壁上设有若干块集风板，所述集风板倾斜设置，且倾斜方向和角度一致，所述进风口位于相邻的所述集风板之间。
优选地，所述主风道设为圆柱体，所述侧风道设为六棱柱体，所述六棱柱体的每个面上均设有所述集风板。
优选地，所述集风板上设置有与所述地下储能层电连接的光伏发电装置。
优选地，所述主风道的顶端设有若干条间隔设置的球形桨叶。
优选地，所述风电机组包括主轴和永磁发电机组，所述主轴固定设于所述主风道的中心轴上，所述永磁发电机组可转动地设于所述主轴上，所述永磁发电机组外壳上设有桨叶，所述桨叶沿着所述主风道的径向设置，所述桨叶转动带动所述永磁发电机组发电，转动时吸入所述塔体周围的散风来补充能量。
优选地，所述地下储能层下方还设有变电站层和制氢充电层。
本发明提供的驭风聚能聚热聚光机械能多元3D能效、微网发电站，具有以下技术效果：
该种驭风聚能聚热聚光机械能多元3D能效、微网发电站，主要由塔体、地下储能层和风电机组构成，塔体内部具有从底端延伸至顶端的主风道和侧风道，侧风道呈环形，布置于主风道的周围，侧风道上具有横风进入的进风口，地下储能层位于塔体的下方，与主风道的导通，用于为主风道提供向上风力，风电机组位于塔体的上方设备安装层和地下负一层内，视觉从外部看不到发电机组，风轮机，全部采用特殊封闭式管理，与外界无干扰。但与主风道导通，进入主风道的向上风力和侧风在主风道与侧风道交汇处交叉形成剪切气流，也就是常见的“龙卷风”，通过剪切气流实现对风电机组的驱动，有序高效做工，从而实现全天候发电目的，由于本发明采用横风和直风相结合形成剪切气流的方式，提高了侧风道内风的利用率，从而也提高了发电效率。
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是本发明一实施例微风聚能、热、光和机械能的3D能效微网发电站的侧视图；
图2是图1中驭风聚能聚热聚光机械能多元3D能效、微网发电站的俯视图；
图3是图1中驭风聚能聚热聚光机械能多元3D能效、微网发电站的风电机组的结构示意图；
图4是图1中驭风聚能聚热聚光机械能多元3D能效、微网发电站的剪切气流的形成示意图。
其中，图1-图4：
1、塔体；11、主风道；111、通风孔；12、侧风道；121、集风板；122、进风口；2、地下储能层；3、风电机组；31、主轴；32、桨叶；33、轴承座；4、球形桨叶；5、螺旋形登高梯；6、变电站层；7、氢充电层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
正如背景技术所述，现有技术中采用的发电塔，风力通过主风道和侧风道向上吹动，驱使主风道内的风电机组依靠风能发电，侧风道的风力利用率较低，导致发电塔的发电效率较低。
基于此，本发明提供了该种驭风聚能聚热聚光机械能多元3D能效、微网发电站，主要由塔体、地下储能层和风电机组构成，塔体内部具有从底端延伸至顶端的主风道和侧风道，侧风道呈环形，布置于主风道的周围，侧风道上具有横风进入的进风口，地下储能层位于塔体的下方，与主风道的导通，用于为主风道提供向上风力，风电机组位于塔体的上方设备安装层和地下负一层内，视觉从外部看不到发电机组，风轮机，全部采用特殊封闭式管理，与外界无干扰。但与主风道导通，进入主风道的向上风力和侧风在主风道与侧风道交汇处交叉形成剪切气流，也就是常见的“龙卷风”，通过剪切气流实现对风电机组的驱动，有序高效做工，从而实现全天候发电目的，由于本发明采用横风和直风相结合形成剪切气流的方式，提高了侧风道内风的利用率，从而也提高了发电效率。
下面结合具体的附图1-4对本发明的技术方案进行详细的说明。
如图1所示，为本发明提供的驭风聚能聚热聚光机械能多元3D能效、微网发电站的结构示意图，包括塔体1、地下储能层2和风电机组3。
塔体1，如图1所示，竖直布置，包括主风道11和侧风道12，主风道11 位于塔体1的中轴上，并且呈圆柱体，内腔中空，侧风道12呈环形，位于主风道11的周向，主风道11的侧壁上具有若干个通风孔111，通风孔111间隔设置，也是从主风道11的低端延伸至顶端，主风道11的各个方向上均具有通风孔111，利用通风孔111实现主风道11和侧风道12的气流导通。
侧风道12的形状优选为六棱柱体，如图2所示，侧风道12的外壁呈六棱柱体，主风道11位于六棱柱体的侧风道12的内部，主风道11与侧壁与侧风道 12的侧壁之间形成侧风道12。
为了实现微风进入侧风道12，如图1所示，侧风道12的侧壁上设有进风口122，六棱柱体的侧风道12的六个面上均具有进风口122，进风口122从侧风道12的底端延伸至顶端。
地下储能层2，如图1所示，位于塔体1的下方，与塔体1的主风道11导通，地下储能层2用于储能且与与主风道11顶端产生温差，温差驱使主风道 11内的气体向上流动。
风电机组3，如图1和图3所示，位于主风道11内，风电机组3的作用在于发电。
具体的，风电机组3包括主轴31和永磁发电机组，主轴31固定设于主风道11的中心轴上，永磁发电机组可转动地设于主轴31上，永磁发电机组上设有若干片桨叶32，桨叶32沿着主风道11的径向设置，桨叶32转动时吸入塔体1周围的散风来补充能量，带动永磁发电机组发电。
如图3所示，主轴31在主风道11内固定不动，永磁发电机组上带有碳刷来带动电机旋转发电，永磁发电机组通过轴承座33固定在主风道11的侧壁上，永磁发电机组上的桨叶32转动带动永磁发电机组发电。
作为一种可选实施方式，通气阀上设有控制执行器。根据主风道11的风流量决定是否需要打开控制执行器。
当主风道11的气流足够大时，关闭控制执行器，主风道11与侧风道12 不导通，当主风道11的气流不是足够大时，打开控制执行器，主风道11与侧风道12导通。
本发明的地下储能层2加热到160℃-180℃，高热引流作用力驱动下，收集地下室来自负一层至负三层的地下室散风进入主风道11，通过控制执行器的调节，使塔体1主风道11的气流沿着预定的风道巨烈运动，到达主风道11的顶部，同时侧风道12的侧壁上的进风口122进风，利用进风口122的横风和上升热空气使主风道11内的气流形成剪切气流，也就是常说的人造可控“龙卷风”，如图4所示，中心再次形成的真空，产生负压，驱动风电机组3的桨叶 32转动，从而将空气能转换电能。
作为一种可选实施方式，侧风道12的外壁上设有若干块集风板121，集风板121倾斜设置，且倾斜方向和角度一致，进风口122位于相邻的集风板121 之间。
具体的，集风板121宽度为1米，相邻集风板121之间平行且间隔0.6米，侧风道12的侧壁上的六个面对称平行安装。
集风板121上设有光伏发电装置，光伏发电装置与地下储能层2电连接，通过光伏发电装置给地下储能层2的热岛供电，使其均匀释放的热空气持续引流，其目的是为了节省因建设光伏发电站而占用大量土地资源，同时也避免破坏生态环境。
由于光伏发电装置被安装在侧风道12的外壁上，相邻的集风板121层层叠放，减小占地面积，提高土地利用率。
同时，由于集风板121位于六棱柱体的六个面上，故集风板121保证整个塔体1周围360度的风均可被收集，并涌入塔体1内形成合流，继续向上快速集聚。抽风效应起到向上抽风吸力并产生引流，0.6米间隔向上的层层叠加作用，塔体1周围360度散风被迫吸入侧风道12内集聚。特制集风板121的倾斜向上设置，层层叠加的0.6米间隔，进一步地的提高了微风聚能效率。
作为一种可选实施方式，主风道11的顶端设有若干条间隔设置的球形桨叶432。
除了主风道11的底端进风，主风道11的顶端也进风，主风道11的顶端设有球形桨叶432，相邻的球形桨叶432之间具有间隙，风能够从球形桨叶432 之间的间隙进入主风道11，同时球形桨叶432球形的设置，能够减小风的阻力，便于微风进入主风道11，与侧风道12的横风汇聚，进一步提高发电效率，同时球形桨叶432能够降低噪音。
作为一种可选实施方式，地下储能层2下方还设有变电站层6和制氢充电层7，地下储能层2、变电站层6和制氢充电层7，这三层结构充分利用地下空间，整个微风电网系统设置地下长廊，相互连通，检修配备电瓶车专属道。
变电站层6无缝衔接外电网，把发出的富裕电力送出，制氢的目的供氢燃料发电机保供应链稳定电压，充电层给住户提供清洁智能化充电车位，足不出户一键智链充电。
为了便于攀爬，检修塔体1，塔体1上还设有螺旋形登高梯5，如图1所示。
本发明的发电机组的主风道内形成剪切气流，中心真空产生负压，维持发电机组的持续运转，再次形成抽吸引力量的倍增，随着塔体周围风力不断汇聚塔体，特别是热室气引流的层层叠加，再加上精密逻辑设计的集风板，吸侧风道的风只进不出形成流体向上集聚，每间隔0.6一米叠加一次，直向塔顶冲刺形成烟囱效应，在风轮式发电机组的作用力下，把塔体200一300平方米周围的散风、热能全部聚集塔体做功。
本发明采用负荷末端100米内输电线路到迖用电户的清洁能源，稳态匀速高质量发电，能直接并入交流电网，而对电网不产生冲击的全天候平稳发电，应用于乡村振兴战略田间地头智能植物工厂耗能电、生鲜冷链物流配送车清洁能源供应，包括物流车用氢能源。
以上所述，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以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种驭风聚能聚热聚光机械能多元3D能效、微网发电站，包括塔体、地下储能层和风电机组，所述塔体内部中空，包括主风道和侧风道，所述主风道和所述侧风道从所述塔体的底端延伸至顶端，所述侧风道位于所述主风道的周向，其特征在于，所述侧风道的侧壁上设有进风口，所述地下储能层设于所述塔体的下方，所述风电机组设于所述主风道的与所述侧风道交汇处；
所述地下储能层与所述主风道导通，所述地下储能层用于储能且与所述主风道的顶端产生温差，温差驱使所述主风道内气体向上流动，所述主风道内的直风和所述侧风道的横风在所述主风道与所述侧风道交汇处形成剪切气流，所述剪切气流用于驱动所述风电机组发电。
2.根据权利要求1所述的驭风聚能聚热聚光机械能多元3D能效、微网发电站，其特征在于，所述主风道上设有若干个通气阀，所述通气阀间隔设置，且从所述主风道的底端延伸至顶端。
3.根据权利要求2所述的驭风聚能聚热聚光机械能多元3D能效、微网发电站，其特征在于，所述通气阀上设有控制执行器。
4.根据权利要求1所述的驭风聚能聚热聚光机械能多元3D能效、微网发电站，其特征在于，所述进风口包括若干个，且间隔设置，所述进风口从所述侧风道的底端延伸至顶端。
5.根据权利要求4所述的驭风聚能聚热聚光机械能多元3D能效、微网发电站，其特征在于，所述侧风道的外壁上设有若干块集风板，所述集风板倾斜设置，且倾斜方向和角度一致，所述进风口位于相邻的所述集风板之间。
6.根据权利要求5所述的驭风聚能聚热聚光机械能多元3D能效、微网发电站，其特征在于，所述主风道设为圆柱体，所述侧风道设为六棱柱体，所述六棱柱体的每个面上均设有所述集风板。
7.根据权利要求6所述的驭风聚能聚热聚光机械能多元3D能效、微网发电站，其特征在于，所述集风板上设置有与所述地下储能层电连接的光伏发电装置。
8.根据权利要求1所述的驭风聚能聚热聚光机械能多元3D能效、微网发电站，其特征在于，所述主风道的顶端设有若干条间隔设置的球形桨叶。
9.根据权利要求1所述的驭风聚能聚热聚光机械能多元3D能效、微网发电站，其特征在于，所述风电机组包括主轴和永磁发电机组，所述主轴固定设于所述主风道的中心轴上，所述永磁发电机组可转动地设于所述主轴上，所述永磁发电机组外壳上设有桨叶，所述桨叶沿着所述主风道的径向设置，所述桨叶转动带动所述永磁发电机组发电，转动时吸入所述塔体周围的散风来补充能量。
10.根据权利要求1-9任一所述的驭风聚能聚热聚光机械能多元3D能效、微网发电站，其特征在于，所述地下储能层下方还设有变电站层和制氢充电层。
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