[发明专利]一种聚风型风力发电装置

说明书

技术领域

    本发明涉及一种风力发电装置，尤其是能大幅提高采风面积和风能利用效率的聚风型风力发电装置，具体是涉及一种聚风型风力发电装置。

背景技术

目前，风力发电装置主要采用升力型三叶水平轴风轮，此类风轮只有叶片根部一端与风轮的轮毂相联接，叶片强度较差，存在一系列缺陷：风轮直径受到材料和工艺的限制，风轮大型化的技术难度大；风轮强度较低，抗强风能力差，不能利用超高速风能；叶片根部粗大而尖部细长，实度低，启动力矩小，启动风速高：抗振动和气流扰动的能力差，对塔架稳定性要求较高，不适应在海上漂浮平台使用；直接利用自然风，对风速变化的适应能力不强，效率较低。如果利用聚风装置将风力聚拢，则可以使风力加强并且稳定，目前有一些利用聚风装置的发电机，如专利号ZL200920084320.4的一种新型聚风式风力发电机，该装置将聚风风斗安装在风力发电机上，无论风力大小或风向怎样变换，风都会通过聚风斗上的进风口进入风轮箱内吹动风轮旋转，风轮带动发电机快速运转发电。但该装置无法大型化，只适用于小规模风力发电。而有些可以大型化的聚风装置只能固定安装，无法转动以适应风向的变化，如专利号ZL 200920209629.1的聚风式风力发电装置。

发明内容

为了克服现有的风力发电装置的不足, 本发明提供一种利用聚风通道使风力集中并且稳定和可调节的大规模风力发电装置。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种聚风型风力发电装置，由风轮/发电机组合和聚风通道，以及塔架组成，所述聚风通道为喇叭筒形，所述风轮/发电机组合位于喇叭筒形的聚风通道的收口处，收口处为圆形（采用水平轴风轮）或矩形（采用垂直轴风轮）；所述聚风通道安装在塔架上，并可水平转动。

由于采用喇叭筒形的可调节的聚风通道，相同采风面积的情况下可缩小风轮直径，降低制造难度，提高抗风强度，提高风速；可以利用弱风，扩大风速利用范围。

优选的是，所述聚风通道由钢架和帆布构成，帆布围成喇叭筒，开口处由上下两根横梁构成的钢架撑开，收口处由圆形或矩形的钢架撑开；所述塔架固定在地面，顶部设一可水平旋转的平台，平台上穿过中心设一水平纵梁，纵梁的重心位于平台中心处，纵梁的一端通过绳索将聚风通道收口处的风轮/发电机组合提升到空中，纵梁的另一端通过绳索连接到塔架底部的圆环上；聚风通道开口处的下横梁连接到塔底部的一个可绕塔身转动的圆环上，上横梁通过塔顶平台上的绳索拉住，并可通过拉扯绳索上下移动。

由于采用钢架和帆布，聚风通道轻巧且结实；聚风通道可随风旋转，实现自动对风，开口大小可通过上横梁的上下移动调节，实现风速调节，维修时风轮/发电机组合可降落到地面，方便操作。

优选的是，所述聚风通道利用风筝进行提升。聚风通道的收口处通过一个风筝拉住，该风筝为矩形平面状，风筝由骨架和帆布组成，且风筝前端的骨架为充有氦气的气囊，气囊通过绳索连接到塔顶的旋转平台上，风筝的整体通过绳索拉住聚风通道收口处的钢架。

用风筝提升聚风通道可以大大提高装置的安全性，不会出现垮塌事故；即使没有风的情况下风筝落地，由于风筝前端的气囊，风筝前端仍然抬起，一旦有风，风筝便可自行升起。聚风通道的前端由两根横梁撑开，通过调节上横梁的上下可以调节喇叭口的大小，从而可以调节风速，可利用强风和提高风能利用效率；还可对气流进行整流，提高抗振动和扰动能力，扩大适用范围，提高风机使用寿命。优选的是，所述风筝为两层以上的矩形平面风筝组成的多层风筝，从而可以提高升力，并减小单层风筝的面积。

优选的是，所述聚风通道可以安装在水面上，该聚风通道由钢架和帆布构成，帆布围成喇叭筒，开口处由上下两根横梁构成的钢架撑开，收口处由圆形或矩形的钢架撑开。所述塔架为漂浮在水面的条形漂浮体，该漂浮体的前后两端分别设有门形的立杆，分别与聚风通道的开口处和收口处的钢架连接，且开口处的上横梁与所述立杆活动连接，通过绕过立杆顶端的绳索拉住，并可通过拉扯绳索上下移动，聚风通道收口处的风轮/发电机组合可固定安装在飘浮体后端的门形立杆上，也可通过绳索拉扯沿飘浮体后端的门形立杆上下移动；另外，漂浮体的前端用锚固定于海底，飘浮体可随风向转动，实现自动对风。

利用漂浮体聚风通道可以安装在海面上，可以利用海面上稳定和强劲的风；并且聚风通道的前端由两根横梁撑开，通过调节上横梁的上下可以调节喇叭口的大小，从而可以调节风速，可利用强风和提高风能利用效率。

聚风通道入口处可设置绳网，防止鸟类进入受伤。