[实用新型]一种高低空风能协同捕获发电装置

说明书

本实用新型公开了一种高低空风能协同捕获发电装置，包括低空风能捕获发电系统、高空风能捕获发电系统、共支撑承载系统以及并网系统；低空风能捕获发电系统设置于共支撑承载系统上；高空风能捕获发电系统设置于低空风能捕获发电系统顶部；并网系统设置于共支撑承载系统内部，并通过电缆分别与低空风能捕获发电系统、高空风能捕获发电系统连接；所述高空风能捕获发电系统包括飞行器以及舱基系统；所述舱基系统包括转向装置以及牵引装置。本实用新型的高低空风能协同捕获发电装置，能实现低空和高空风能协同捕获，提高风电场发电量。

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，特别涉及一种高低空风能协同捕获发电装置。

背景技术

现有风能捕获方式分为低空风能捕获和高空风能捕获，低空风能捕获的代表是风力发电机组(陆上/海上)，高空风能捕获的代表是风筝发电。

风力发电机组可分为水平轴和垂直轴两种。水平轴风力发电机组由于其风能利用效率相对较高，市场和技术发展迅速，99％以上的大型风力发电机组都是水平轴结构。其由叶轮、塔筒、基础、主机四大系统组成，叶轮和主机水平连接后架设在塔筒上，塔筒又建立在基础上面。风力发电机组通过叶轮捕获风能，进而转化成机械能带动发电机转子进行发电。叶轮直径越大、叶轮轮毂中心高度越高，所捕获的风能越多，发电量越多。当前，大多数风力发电机组的平均轮毂中心高度在100m左右，少部分先进的大容量机组的轮毂中心高度能达到140～160m左右。然而，若机组的塔筒高度或者叶轮直径进一步增加或增大，机组的安全可靠性要求和成本将大幅提高，进而影响风场经济性。基于当前阶段的技术发展趋势，虽然风力发电机组继续保持向大型化、定制化和智能化方向发展，但是由于叶轮尺寸材料和工艺、塔筒高度与成本经济性的制约，不能无限制的突破，将可能导致风力发电机组在相当长的时间内只能在250m以下的低空捕获风能。

而众所周知，高空较低空，风速较快、风能资源极为丰富、风切变小、能量密度大。为了能利用高空中的风能，世界各国相继研制了利用高空气流做功的风能接收装置。其中，最具有代表性的是高空风筝发电技术，存在多种形式，其中较为成熟的是飞行器空中发电模式，即将轻型涡轮发电机与涡轮机叶片安装在轻量级的风筝或者飞行器上。风筝或飞行器放飞到高空时，涡轮机叶片受到气流的作用旋转，从而带动与叶片连接的涡轮发电机转子转动，产生电能，然后通过带金属芯的缰绳把电能传送回地面并网发电。相较于常规的风力发电机组，风筝发电装置能在250m以上的高空捕获更加优质的风能。

目前，在新能源领域的风力发电的技术方案中，风力发电机组的低空风能捕获方案日趋成熟，并向深远海漂浮式、大型化、智能化的方向继续演化。风筝发电的高空风能捕获方案正在发展，潜力巨大。然而，低空风能捕获+高空风能捕获整体解决方案尚未形成，低空风能与高空风能协同捕获的方案还未出现，新能源获取方式布局存在可整合空间。并且，无论是风筝发电，还是风力发电机组，都需要一定运动空间、海缆、变电站和基础。若一定占地面积的风电场采用任一种单独方案或者两者组合方案时，由于两方案的占地面积和运动空间存在竞争关系(例如单位地面或者海面设置了风力发电机组的基础时，此处便无法设置风筝发电装置的基础)，风电场可容纳的各方案机型有限，风电场发电量受限。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，提供了一种高低空风能协同捕获发电装置，能实现低空和高空风能协同捕获，提高风电场发电量。

本实用新型的目的可以通过如下技术方案实现：一种高低空风能协同捕获发电装置，包括低空风能捕获发电系统、高空风能捕获发电系统、共支撑承载系统以及并网系统；低空风能捕获发电系统设置于共支撑承载系统上；高空风能捕获发电系统设置于低空风能捕获发电系统顶部；并网系统设置于共支撑承载系统内部，并通过电缆分别与低空风能捕获发电系统、高空风能捕获发电系统连接；

所述高空风能捕获发电系统包括飞行器以及舱基系统；所述舱基系统包括转向装置以及牵引装置；