[发明专利]一种立体三角垂轴共架构级联式发电风塔及实施方法

说明书

技术领域

属于风力发电技术领域的发明。

背景技术

现有的风力发电技术，尤其涉及到的垂直轴式风力发电装置，由于其结构缺陷很难实现类似水平轴式风力发电装置的大功率发电，更别说10MW乃至100 MW的超大功率风力发电了，而本发明的发电风塔技术单机风力发电功率可达100兆瓦已不是科幻，纵观现有技术涉及到的发电风塔，至今未见成功实施的案例，这给我们提出了一个疑问，究竟是建造的原因、还是成本的原因、还是技术的原因制约了现有技术的发展呢，经过检索专利发现，凡是涉及到风塔发电的技术都存在技术的缺陷、结构的缺陷、设计的缺陷、建造的缺陷以及方法的缺陷，这就导致了现有技术实施过程中的不确定性、不完整性、不可实施性，归根结底那就是现有技术存在不可逾越的技术瓶颈，而能够实现本发明所涉及的发电风塔，单机风力发电功率可达100MW的现有技术，目前还未见有，这是现有技术的空白。

发明内容

本发明的目的是利用三角形稳定结构原理作为风塔的主体框架，发明一种立体三角垂轴共架构级联式发电风塔来实现单机功率高达100MW的风力发电是本发明的首要目的，并通过创新方法加以实施，从而填补了现有技术的空白。

本发明包括1塔架总成，2风机总成，3传动总成，4发电总成，5光伏总成五大部分构成，其特征在于塔架总成1构成立体三角垂轴共架构框架，作为风机总成2的主轴框架及附属设施的框架，风机总成2构成三轴鼎立级联式风机阵列，一塔三机与传动总成3构成大转盘大扭矩三轴行星合力、同步传动机构，将风力转化为旋转的机械能驱动发电总成4，实现从风能→机械能→电能的转换，再通过光伏总成5将光能转化为电能，经过电气系统储能、逆变、控制转换，为塔架总成1、风机总成2、传动总成3、发电总成4及附属设施的电气设备提供独立的风光互补电力供应，从而构成本发明的主体特征。

所述的塔架总成1由地梁组件10、塔基部分11、外立管柱12、中立管柱组件13、斜支杆组件14、定轴杆组件15、横梁组件16、顶梁组件17、导流棚18、避雷组件19构成；其特征在于地梁组件10通过混凝土浇筑构成塔基部分11，并以此为基础分别与外立管柱12、中立管柱组件13对应连接构成有地下七个支点的六角形地梁网结构，由三个外立管柱12构成地上有中立管柱13支撑的立体三角形主体框柱结构，由三个斜支杆组件14构成地上有中立管柱13支撑的立体三角形支撑框柱结构，并通过横梁组件16连接这两个相错60°角的三角形框柱构成一体，在外立管柱12与中立管柱组件13之间，通过定轴杆组件15构成可回转支撑，在中立管柱组件13与塔基部分11之间搭建起导流棚18，由中立管柱组件13、横梁组件16构建起塔顶隔层平台，由中立管柱组件13、横梁组件16与顶梁组件17构成立体三角菱形塔顶结构，塔顶上装有避雷组件19并通过电气连接至地梁组件10构成，整个塔架总成1可以归结为由一个在塔基部分11内的六角形平面地梁框架，一个“△”立体三角柱形主体框架，一个内“?”星形支柱框架，一个外“?”星形斜拉支撑框架，一个“△”立体三角菱形塔顶框架构成，从而构成一体化主体框架；塔架的高宽比按照黄金分割法比例整定1:0.618，考虑到塔架管柱的阻力面积，确保净受风面积，实施时宽度可取0.7，因此根据不同的塔架高度可以在1:0.7、2:1.5，3:2、4:3的比例之间选择，比例常数可在30-80之间选择，即100米以下取1:0.7，100米之间取2:1.5，150米左右取3:2，200米以上取4:3，中立管柱组件13的管柱130与外立管柱12的直径比例可以按1:3、2:5、3:7、4:9来制定，主体结构如附图1、附图2所示。

所述的地梁组件10由地桩100，地梁101、地网102构成，其特征在于地桩100、地梁10、地网102采用钢筋、钢梁制成，地桩100连接地梁101连接地网102在塔基部分11内构成六角形平面框架结构与外立管柱12、中立管柱组件13及斜支杆组件14之间构成基准平台，并通过混凝土浇筑与地桩100构成一体而成。

所述的塔基部分11由基准平台110、环形浮槽111、地下室112、电梯通道113、入口通道114，电气设备115构成，其特征在于基准平台110是整个塔架的构建基础和基准，面上设有环形浮槽111及电气设备115，地下设有地下室112，在地下与地上的中立管柱组件13之间设有电梯通道113和入口通道114沟通整个塔基部分。