[发明专利]一种塔楼式垂直轴风力发电系统

说明书

本发明涉及一种塔楼式垂直轴风力发电系统，包括塔楼系统、风轮系统、发电系统和蓄变电系统，塔楼系统集塔架支撑与集风旋风功能于一体，所述塔楼系统由若干层塔楼组成，每层塔楼均设置有风轮系统和发电系统，风轮系统利用集风旋风从风轮迎风面推动涡轮叶片，以使风轮旋转，并通过齿轮传动带动发电机的转子旋转以发电。本发明的风力发电系统利用率高，安全可靠，易于维修保养，使用寿命长，噪声小，发电成本低；即可单层小型化，便于安装于屋顶，又可多层垂直叠加，以构建大型风力发电场。

技术领域

本发明涉及清洁能源技术领域，具体的讲是一种塔楼式垂直轴风力发电系统。

背景技术

开发利用可再生能源，实现能源的可持续发展已经成为世界各国能源发展战略的重大举措。风能作为最重要和最成熟的可再生清洁能源，具有蕴藏量丰富，分布广，无污染等持点。

根据风轮叶片旋转原理，现代风力发电机可以分为水平轴风力机和垂直轴风力机两种结构。不论何种分类，风力机都是将风的动能转化为机械能，推动交流感应发电机产生电能。具有两个或三个片的水平轴风力机是最为常见的。垂直轴风力机一般输出功率较小，难以大型化，尚未见大功率可工业化垂直轴风力机的产品报道。

噪声仍然是风力发电机普遍存在的问题；变桨和偏航机构也给水平轴风力机带来诸多隐患；高增速比齿轮箱则既影响风能转化效率，又容易产生磨损、损坏；大型水平轴风力机的超长叶片，超高塔架，超重齿轮箱也给安装和维护带来较大困难；发电成本也有待进一步降低。

低成本、高效率、低噪声，能直接靠近用户的风力发电技术仍是人类追寻的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种塔楼式垂直轴风力发电系统，本发明的风力发电系统利用率高，安全可靠，易于维修保养，使用寿命长，噪声小，发电成本低；即可单层小型化，便于安装于屋顶，又可多层垂直叠加，以构建大型风力发电场。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种塔楼式垂直轴风力发电系统，包括塔楼系统、风轮系统、发电系统和蓄变电系统，所述塔楼系统由若干层塔楼组成，所述风轮系统设置于塔楼内，所述塔楼用于通过集风旋风罩将风集中至风轮系统，所述风轮系统用于将风能转化为机械能，所述风轮系统与发电系统连接，所述发电系统用于将机械能转化为电能并输送给蓄变电系统储存；每层塔楼均包括集风旋风罩、中心立柱、上顶板和下底板，所述中心立柱竖直设置，所述上顶板和下底板分别设置于中心立柱的顶部和底部，若干集风旋风罩均匀分布设置于中心立柱的轴线外侧。

进一步的，每个集风旋风罩均包括集风旋风支撑墙和调风机构，若干集风旋风支撑墙均匀固定设置于中心立柱的轴线外侧，所述调风机构包括竖直设置的外翼板、内翼板和气动伸缩联杆，所述外翼板和内翼板分别与集风旋风支撑墙的两竖直侧边铰接，所述气动伸缩联杆与外翼板和内翼板连接，所述气动伸缩联杆用于带动外翼板和/或内翼板在水平面内绕集风旋风支撑墙转动；

气动伸缩联杆用于在风速低于第一预设阈值时带动外翼板向远离中心立柱的一侧伸展，带动内翼板向靠近中心立柱的一侧伸展；在风速高于第二预设阈值时带动外翼板(1121)向靠近中心立柱的一侧收缩，带动内翼板向远离中心立柱的一侧收缩。

进一步的，所述风轮系统包括风轮管状垂直轴和涡轮叶片，所述风轮管状垂直轴设置于中心立柱的外侧且与中心立柱同轴设置，所述风轮管状垂直轴的顶部和底部均通过转动机构设置于上顶板和下底板上。

进一步的，所述发电系统包括若干发电机，所述风轮管状垂直轴的顶部和底部均设置有第一传动齿轮，若干发电机均匀分布设置于上顶板和下底板上，且多个发电机环绕设置于风轮管状垂直轴外侧，所述发电机的输入端设置有第二传动齿轮，所述第二传动齿轮与第一传动齿轮相互啮合，所述发电机均与蓄变电系统连接，所述发电机用于将风轮系统转动时产生的电能传输给蓄变电系统储存。