[发明专利]一种风筝飞机融合构型无人机发电系统及使用方法

说明书

本发明涉及风力发电技术领域，一种风筝飞机融合构型无人机发电系统，包括无人机和地面协作控制系统，地面协作控制系统通过牵拉输电线缆与无人机连接的控制组件连接，该地面协作控制系统用于控制无人机在飞行模式和悬停模式中切换；所述无人机在飞行模式时，所述电动机组件作为动力使无人机主动飞行，直至无人机所在环境达到预期；所述无人机在悬停模式时，所述电动机组件关闭并打开发电机组件，发电机组件通过牵拉输电线缆将其产生的电能传输到地面协作控制系统进行储存。该无人机发电系统系统简化且控制低廉，限制高度并拓展空域，弱化地面实施功能且系统易拆装可移动使用。本发明还提出一种风筝飞机融合构型无人机发电系统的使用方法。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是一种风筝飞机融合构型无人机发电系统及使用方法。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×10⁹兆瓦，其中可利用的风能为2×10⁷兆瓦，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53亿千瓦。化石燃料发电成本将愈加昂贵，例如，有评估报告警告：如果澳大利亚不放弃使用化石燃料，到2020年，电价将达到现在的两倍，到2050年将达3倍。其主要原因是：世界能源价格的持续上涨和碳交易制度下的碳许可排放的代价在上涨。

但是，风电的成本却随着经济规模的扩张而下降；并且，风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，因此，风力发电正在世界上形成一股热潮。通常的风力发电原理是：利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前风车技术3米/秒的微风、便可以开始发电。

安装在地面的、以塔楼为基础的传统风力涡轮机，是全球发电中一个很小的组成部分，但目前正在迅速地增长。据政府支持下的国际性研究所REN21发布的数据显示，传统的风力发电机运营商2011年的总发电能力为238千兆瓦，相当于十年前24千兆瓦总发电能力的十倍。另据美国能源部下属能源信息署(EIA)发布的数据显示，全球范围内各种类型的发电方式的总发电能力大约为5000千兆瓦。

然而，基于塔楼式传统风力涡轮机的风力发电系统，有较大的局限性：

a)由于风力涡轮机必须尽量离地面高，因此，通常需要高达数十米的支杆来架设系统，因此，单个塔楼式涡轮机的生产成本就很高，并且受限于成本、其高度也存在极限，风力发电的效率无法进一步提升；

b)存在严重的地域限制和较大的季节差异，因此，风力发电场必须设置在风力资源丰富的地域，但仍不能保证在所有季节中都提供风力发电；

c)由于处于很大区域中的数十个风力涡轮机发电系统，需通过地下线缆连接成控制和电力传输网络，因此，附加的成本也非常高。

显然，在海拔高度较高的地方，风力会变得更加强劲和持久，但建造一个100层楼高的涡轮机不符合成本效益。因此，工程师们正尝试使用风筝搭载发电机送往高空，提出一种新颖的风力发电方式是：风筝风力发电。

风筝风力发电系统，与本发明提出的“一种风筝飞机融合构型无人机发电系统及系统”，均属于区别于地面塔楼式风电系统的、空中风力发电系统，其基本工作原理是：

风筝在风力作用下，带动固定在地面的旋转木马式的转盘，转盘在磁场中旋转而产生电能。风筝发电的过程也是风筝来回牵动的过程。一开始，在强大风力的带动下，伸展开的风筝不断上升，直到牵着它的绳索到头，持续的时间为60秒左右；然后风筝自动收缩起来，不再招风，卷扬机开始倒转，把风筝拉下来。然后又是伸展、上升，如此往复不断，由此产生源源不断的电能。对于每个风筝而言，转盘都会放开一对高阻电缆，控制方向和角度。风筝并非是常见的那种类型，而是类似于风筝牵引冲浪的类型——重量轻、抵抗力超强、可升至2000米高空。