[发明专利]大气压差风力高效集成发电装置及高效集成方法

说明书

技术领域

本发明涉及大气压差风力发电技术，具体涉及一种大气压差风力高效集成发电装置及高效集成方法。 

背景技术

电与人类社会发展密切相关，尤其是科技、人类社会高速发展的今天以及未来，将更加凸显电的重要性，随着人类社会发展，用电量在逐渐增加，十一五电力能源相关报告指出：我国十一五期间全国用电量年均增长约11%，预计2010年底，全国发电装机容量约9．5亿千瓦，其中，火电7亿千瓦，水电2．1亿千瓦，并网风电3000万千瓦。 

长期以来，我国电力获取方式主要是以煤炭为主的火力发电，十一五期间我国煤炭年产能近30亿吨，约70%以上用来燃烧发电，由于煤炭化石类能源不可再生，以其为主的发电方式没有可持续性，危机逐渐加剧，并且加剧的趋势不可逆转，随着大量煤炭化石类能源的应用，与之对应的是资源的急剧减少和环境恶化。 

“煤炭和石油资源是有限的，以今天的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续。与此同时，大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染了空气，改变了大气的成分。能源短缺和环境恶化已成为关系到人类社会能否持续发展的大问题”（普高物理教材2）。 

另外，煤炭化石类资源还是工业、农业、人类生存不可或缺的原料。 

现实告诉我们，人类解决能源可持续发展的问题已经刻不容缓。 

世界各国希冀找到一种解决未来能源的办法，国际热核聚变实验堆（ITER）合作计划是当今世界科技界为解决人类未来能源问题而开展的重大国际合作计划，该计划认为“聚变能具有资源无限，不污染环境，不产生高放射性核废料等优点，是人类未来能源的主导形式之一，也是目前认识到的可以最终解决人类社会能源问题和环境问题、推动人类社会可持续 发展的重要途径之一”，但是，要实现ITER计划还需要科学家们去攻克已知的、未知的众多难题，事实上，真正清洁、环保、可持续再生的能源就在我们身边，即太阳能、水能、生物质能、风能等，其能源储量完全能够满足人类需求，之所以还没有成为主导能源，原因在于还没有得到科学、充分、高效开发利用，尤其是大气压差风能。 

地球表面浩瀚的大气周而复始地吸收、储存、转换太阳能，是一个巨大的、无穷尽的“清洁可再生能源库”，同时，大气吸收太阳能辐射热时，由于受热不均产生风，风的形成为太阳能的转换利用提供了条件，如风力发电。 

现阶段，技术比较成熟的三叶式螺旋桨风叶水平轴风力发电技术，开发利用的主要是水平方向的风能，已成为当前风电技术开发利用的主流，但是，由于水平方向的风具有随机、间歇、紊流、不可调控、受资源制约等特性与缺陷，又制约着风电产业的发展：受风能资源制约，建设地点、建设位置受到限制，只有少数满足特定条件的风能得到开发利用； 

发电不稳定、持续性差、不可调控，影响上网；

受技术制约，螺旋桨风叶绝大多数采用化工轻质玻璃钢材质，受风化风蚀作用，影响使用年限，随着应用规模的增加，寿命期后会产生大量的污染物，存在潜在的使用与维护风险；

风叶受风面积率（风叶受风面积与扫风面积之比）低（一般低于10%），且阻力大，风能利用率低。

垂直方向大气压差风能，大气在垂直方向上，高度不同气压大小不同，存在着大气压差，随着高差增加压差增加，当达到一定值时，就像筑坝蓄水可以发电一样，就会产生剧烈的风，形成大气压差风力发电动力。 

风力发电大气参数风级、风速、风压对照表 

从表中得知，飓风产生的风压为664.2—851.0Pa(牛顿／米²)。

在海拔3000m以内，大约每升高10米，大气压减小100Pa(牛顿／米²)（初中物理教材），即产生100Pa(牛顿／米²)的压差；每升高100米产生的大气压差约为1000Pa(牛顿／米²)，形成持续稳定的压差，产生持续稳定的风压，约是6级强风风压的10倍。每升高1000米产生的大气压差约为10000Pa(牛顿／米²)，形成持续稳定的压差，产生持续稳定的风压，约是12级飓风风压的11-15倍。因此理论上，一定高差形成的大气压差，在一定条件下会产生持续剧烈的风，形成足够的发电动力。