一种浮筒式空中风力发电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种浮筒式空中风力发电系统，包括地面工作站和浮筒式空中风力发电单元组合体，地面工作站用于牵引和控制浮筒式空中风力发电单元组合体，浮筒式空中风力发电单元组合体包括风帆和多个浮筒式空中风力发电单元，浮筒式空中风力发电单元包括风力发电系统和浮力系统，浮力系统用于使浮筒式空中风力发电单元在空气中上浮，风力发电系统用于利用风力发电，并将电力输送到地面工作站，风帆设置在浮筒式空中风力发电单元组合体上且用于调整浮筒式空中风力发电系统的方向。本发明专利技术具有发电输出稳定，发电时间长，风能利用效率高，发电成本低，噪音和占地面积小，维护维修便捷等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种浮筒式空中风力发电系统
本专利技术涉及风力发电领域，特别涉及一种浮筒式空中风力发电系统。
技术介绍
近年来，全球风电行业发展迅速，风能已经发展成一种主要可再生清洁能源。传统陆地塔基风力发电，由于受到地表和环境等因素的影响，发电功率和年发电时间都受到很大制约。风力发电机需要高塔支撑才能进入距地面百米左右的高度。这一高度的风力较小，且不稳定，仅靠风力发电机的叶片自然迎风运动产生机械能，实际转化力较低，且常规风力变电机的超长叶片和超高塔基使得制造成本和建设成市都非高，而维护维修也十分困难。海上风电虽然风能资源较陆地更丰富，海上风速较陆上风速高，海上风的湍流强度小，但海上风电的建造成本更高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种浮筒式空中风力发电系统。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种浮筒式空中风力发电系统，包括地面工作站和浮筒式空中风力发电单元组合体，所述地面工作站用于牵引和控制浮筒式空中风力发电单元组合体，所述浮筒式空中风力发电单元组合体包括多个浮筒式空中风力发电单元，所述浮筒式空中风力发电单元包括风力发电系统和浮力系统，所述浮力系统用于使浮筒式空中风力发电单元在空气中上浮，所述风力发电系统用于利用风力发电，并将电力输送到地面工作站，所述浮筒式空中风力发电单元组合体上设置有风帆，所述风帆用于调整浮筒式空中风力发电系统的方向。进一步的，所述浮筒式空中风力发电单元包括外筒、集风聚力射流管，螺旋喷头、涡轮发电机、释压风道、浮力气囊和支撑骨架，所述外筒为圆筒状空心结构，所述集风聚力射流管，螺旋喷头、涡轮发电机、释压风道和浮力气囊均通过支撑骨架固定在外筒中，所述集风聚力射流管入口连通外筒外部，出口通过螺旋喷头连通涡轮发电机入口，所述涡轮发电机出口连接释压风道入口端，所述涡轮发电机用于利用风力进行发电并将电力输送到地面工作站，所述释压风道出口端连通外筒外部，所述集风聚力射流管为圆锥形且入口端的截面积大于出口端的截面积，所述释压风道为圆锥形且入口端的截面积小于出口端的截面积，所述浮力气囊用于提供持久浮力，所述由软质材料制成，中空且外部密封，所述浮力气囊内部充有氢气和/或氦气,所述浮力气囊的数量为多个且均布在外筒和集风聚力射流管的间隙之间以及外筒和释压风道的间隙之间。进一步的，所述浮筒式空中风力发电单元组合体包括中心浮筒式空中风力发电单元、第二层浮筒式空中风力发电单元和第三层浮筒式空中风力发电单元，所述中心浮筒式空中风力发电单元、第二层浮筒式空中风力发电单元和第三层浮筒式空中风力发电单元的中心轴均相互平行，且集风聚力射流管入口朝向同一方向，所述第二层浮筒式空中风力发电单元包围在中心浮筒式空中风力发电单元外侧，所述第二层浮筒式空中风力发电单元的数量为六个，所述第三层浮筒式空中风力发电单元包围在第二层浮筒式空中风力发电单元外侧，所述第三层浮筒式空中风力发电单元的数量为十二个。进一步的，所述地面工作站包括线缆、定位井、绞盘机、输变电及控制系统，所述线缆两端连接定位井和浮筒式空中风力发电单元组合体，所述定位井采用双层交叉导棍，安装在绞盘机上部，负责定位牵引绳和电缆，并减少牵引绳和电缆的摩擦力，所述输变电及控制系统用于通过控制绞盘机转动调节线缆的长度，以及接收和存储所述浮筒式空中风力发电单元组合体发送的电力。进一步的，所述浮筒式空中风力发电单元组合体上还设置有避雷系统。进一步的，所述浮筒式空中风力发电单元组合体上还设置有电子驱鸟器。进一步的，所述浮筒式空中风力发电单元组合体的外周上还设置有多个轮廓LED灯。进一步的，所述浮筒式空中风力发电单元组合体中的多个浮筒式空中风力发电单元排列形成空心圆锥形，多个浮筒式空中风力发电单元之间采用支撑骨架固定，且浮筒式空中风力发电单元组合体的外表面包覆有柔性外层。本专利技术的有益效果是：1、风能利用效率更高：与陆地塔基风力发电相比，本专利技术不需要依靠风力发电机的超长叶片低效地自然迎风旋转，从而使机械能转化电能，采用易于稳定停留在高空中的空中风力发电浮筒单元组合体,以多管变径收缩流道构建集风聚力射流管，形戏集风射流，提高风速和风压，并以螺旋喷头低管阻改变集风射流方向，将集风射流沿涡轮发电机四周切向喷射在类水轮机的涡轮发电机叶片上，实现多股集风射流形成龙卷风强力推动涡轮发电机利用丰富的高空风能长时间高效发电。2、发电成本更低：与陆地塔基风力发电相比，既无需风力发电机的超长叶片，又不需要建设高大基塔，建造现本大幅降低，且可以利用高空更强劲的风力,使发电成本进一步降低。3、噪音和占地面积更小：采用类水轮机结构的短叶片涡轮发电机，安展在空中风力发电浮筒单元内，悬浮在距地面300～600米的高空，嗓音小。空中风力发电浮筒单元可以自由组合,使得发电功率大，占地面积小。4、维护维修更便捷。空中风力发电浮筒单元组合体结构简单，且可启动绞盘机任意收放，维护维修可以随时在地面进行。附图说明图1为本专利技术系统总体结构示意图；图2为浮筒式空中风力发电单元剖视结构示意图；图3为浮筒式空中风力发电单元组合体侧视结构示意图；图4为涡轮发电机剖视结构示意图；图5为涡轮发电机进出风结构示意图；附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、浮筒式空中风力发电单元组合体；2、浮筒式空中风力发电单元；3、风帆；21、外筒；22、集风聚力射流管；23、螺旋喷头；24、涡轮发电机；241、进风口；25、释压风道；26、浮力气囊；27、支撑骨架；4、中心浮筒式空中风力发电单元；5、第二层浮筒式空中风力发电单元；6、第三层浮筒式空中风力发电单元；7、线缆；8、定位井；9、绞盘机；10、避雷系统；11、电子驱鸟器；12、轮廓LED灯具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1-图5所示，一种浮筒式空中风力发电系统，包括地面工作站和浮筒式空中风力发电单元组合体1，所述地面工作站用于牵引和控制浮筒式空中风力发电单元组合体1，所述浮筒式空中风力发电单元组合体1包括多个浮筒式空中风力发电单元2，所述浮筒式空中风力发电单元2包括风力发电系统和浮力系统，所述浮力系统用于使浮筒式空中风力发电单元2在空气中上浮，所述风力发电系统用于利用风力发电，并将电力输送到地面工作站，所述浮筒式空中风力发电单元组合体1上设置有风帆3，所述风帆3用于调整浮筒式空中风力发电系统的方向。作为一种实施方式，所述浮筒式空中风力发电单元2包括外筒21、集风聚力射流管22，螺旋喷头23、涡轮发电机24、释压风道25、浮力气囊26和支撑骨架27，所述外筒21为圆筒状空心结构，所述集风聚力射流管22，螺旋喷头23、涡轮发电机24、释压风道25和浮力气囊26均通过支撑骨架27固定在外筒21中，所述集风聚力射流管22入口连通外筒21外部，出口通过螺旋喷头23连通涡轮发电机24入口。其中:集风聚力射流管，作为本专利技术的采风面积和风力聚集的核心部件，负责提高风速、风压，并保证风量，采用轻质纤维纺织品喷涂树酯胶(或浸渍树酯胶)或塑料,或玻璃钢构成变径收缩流道。根据涡轮发电机功率要求，选择集风聚力射流管集风口面积和集风聚力射流管个数；根据风电场采风地常年风速风压，以及承载涡轮发电机系统重量的浮力气囊所需要占用的体积空间，选择集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浮筒式空中风力发电系统，其特征在于，包括地面工作站和浮筒式空中风力发电单元组合体(1)，所述地面工作站用于牵引和控制浮筒式空中风力发电单元组合体(1)，所述浮筒式空中风力发电单元组合体(1)包括多个浮筒式空中风力发电单元(2)，所述浮筒式空中风力发电单元(2)包括风力发电系统和浮力系统，所述浮力系统用于使浮筒式空中风力发电单元(2)在空气中上浮，所述风力发电系统用于利用风力发电，并将电力输送到地面工作站，所述浮筒式空中风力发电单元组合体(1)上设置有风帆(3)，所述风帆(3)用于调整浮筒式空中风力发电系统的方向。

【技术特征摘要】
1.一种浮筒式空中风力发电系统，其特征在于，包括地面工作站和浮筒式空中风力发电单元组合体(1)，所述地面工作站用于牵引和控制浮筒式空中风力发电单元组合体(1)，所述浮筒式空中风力发电单元组合体(1)包括多个浮筒式空中风力发电单元(2)，所述浮筒式空中风力发电单元(2)包括风力发电系统和浮力系统，所述浮力系统用于使浮筒式空中风力发电单元(2)在空气中上浮，所述风力发电系统用于利用风力发电，并将电力输送到地面工作站，所述浮筒式空中风力发电单元组合体(1)上设置有风帆(3)，所述风帆(3)用于调整浮筒式空中风力发电系统的方向。2.根据权利要求1的浮筒式空中风力发电系统，其特征在于，所述浮筒式空中风力发电单元(2)包括外筒(21)、集风聚力射流管(22)，螺旋喷头(23)、涡轮发电机(24)、释压风道(25)、浮力气囊(26)和支撑骨架(27)，所述外筒(21)为圆筒状空心结构，所述集风聚力射流管(22)，螺旋喷头(23)、涡轮发电机(24)、释压风道(25)和浮力气囊(26)均通过支撑骨架(27)固定在外筒(21)中，所述集风聚力射流管(22)入口连通外筒(21)外部，出口通过螺旋喷头(23)连通涡轮发电机(24)入口，所述涡轮发电机(24)出口连接释压风道(25)入口端，所述涡轮发电机(24)用于利用风力进行发电并将电力输送到地面工作站，所述释压风道(25)出口端连通外筒(21)外部，所述集风聚力射流管(22)为圆锥形且入口端的截面积大于出口端的截面积，所述释压风道(25)为圆锥形且入口端的截面积小于出口端的截面积，所述浮力气囊(26)用于提供持久浮力，所述由软质材料制成，中空且外部密封，所述浮力气囊(26)内部充有氢气和/或氦气,所述浮力气囊(26)的数量为多个且均布在外筒(21)和集风聚力射流管(22)的间隙之间以及外筒(21)和释压风道(25)的间隙之间。3.根据权利要求1的浮筒式空中风力发电系统，其特征在于，所述浮筒式空中风力发电单...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾庆福，
申请(专利权)人：曾庆福，
类型：发明
国别省市：湖北,42