本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)作為將風(fēng)力轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)力而產(chǎn)生電的技術(shù)，是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能并驅(qū)動發(fā)電機而產(chǎn)生電的系統(tǒng)。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般分為水平軸風(fēng)力發(fā)電和垂直軸風(fēng)力發(fā)電。水平軸風(fēng)力發(fā)電效率高，但是受風(fēng)向影響很大；垂直軸風(fēng)力發(fā)電雖然受風(fēng)向影響不大，但是與水平軸相比效率不高?，F(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，如專利申請?zhí)?cn201610390760.7)的一種三維空間密集布局垂直軸四倍風(fēng)道風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，具有聚風(fēng)塔，聚風(fēng)塔具有若干具有漸擴風(fēng)道的平臺，采用喇叭口狀的風(fēng)道，當風(fēng)從迎風(fēng)口進入后，基本每向內(nèi)100米長度，風(fēng)力會增加3級左右。同時，空氣密度、風(fēng)速也同步升級。風(fēng)道由內(nèi)側(cè)一條擴張為中間兩條再擴張為外側(cè)四條，裝機容量隨風(fēng)道增加也成數(shù)倍增加，風(fēng)力在風(fēng)道內(nèi)的衰退是有限的，對風(fēng)力的主要利用率還是在增加。風(fēng)可以從一組漸擴風(fēng)道進入同一直徑方向的另一組漸擴風(fēng)道，驅(qū)動其內(nèi)的機組做功。在風(fēng)力發(fā)電機組外周設(shè)置半環(huán)形風(fēng)道，可以使來風(fēng)僅從半環(huán)形的一側(cè)穿過，另一側(cè)的風(fēng)較弱，因而不會產(chǎn)生反面旋翼渦流的牽扯反作用力，進而可以提高發(fā)電效率。

但是，現(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)還可以進行進一步的結(jié)構(gòu)上改進，從而達到在實現(xiàn)同等發(fā)電量的情況下，造價成本明顯降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可以在結(jié)構(gòu)上進一步改進，目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)在發(fā)電量相等情況下，造價成本明顯降低，且風(fēng)力發(fā)電效率明顯提高的大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的具有大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，具有一垂直設(shè)置的圓柱形聚風(fēng)塔，所述聚風(fēng)塔具有若干彼此水平設(shè)置的聚風(fēng)層，所述聚風(fēng)層中間位置固設(shè)有一用于將所述聚風(fēng)層聚集的風(fēng)進行發(fā)電的核心發(fā)電機組；所述核心發(fā)電機組沿著所述聚風(fēng)塔圓柱形軸向由外向內(nèi)依次具有一用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能的第一風(fēng)力渦輪機組、一與所述第一風(fēng)力渦輪機組配合作用的第一機組發(fā)電模塊，和一將經(jīng)過所述第一風(fēng)力渦輪機組的風(fēng)進行導(dǎo)流處理的風(fēng)力導(dǎo)流墻。

所述核心發(fā)電機組還具有一設(shè)于所述第一風(fēng)力渦輪機組外表面的左旋右旋零角度風(fēng)道。

所述聚風(fēng)層具有若干沿著與所述聚風(fēng)塔圓柱形軸向均勻設(shè)置的弧形風(fēng)道承重墻。

所述弧形風(fēng)道承重墻具有一靠近所述聚風(fēng)塔外圍的弧形擋風(fēng)端和一與所述弧形擋風(fēng)端一體成型的承重墻主體。

二所述弧形風(fēng)道承重墻的承重墻主體之間分別具有一由若干連續(xù)半環(huán)形組成的風(fēng)道，二所述風(fēng)道內(nèi)均勻設(shè)有若干風(fēng)道發(fā)電機組；所述風(fēng)道發(fā)電機組之間均設(shè)有一風(fēng)道隔離承重墻。

所述風(fēng)道發(fā)電機組由外向內(nèi)依次設(shè)有一第二風(fēng)力渦輪機組和一與所述第二風(fēng)力渦輪機組配合作用的第二機組發(fā)電模塊；所述第二機組發(fā)電模塊內(nèi)沿著所述風(fēng)道方向具有二機組內(nèi)風(fēng)道；所述二機組內(nèi)風(fēng)道之間固設(shè)有一機組導(dǎo)流主承重墻，所述二機組內(nèi)風(fēng)道與所述第二機組發(fā)電模塊之間分別設(shè)有一導(dǎo)流副承重墻；所述二機組內(nèi)風(fēng)道內(nèi)均設(shè)有一風(fēng)道導(dǎo)流墻。

所述弧形風(fēng)道承重墻的弧形擋風(fēng)端之間具有一用于聚集所述聚風(fēng)塔外圍風(fēng)的進風(fēng)口，所述弧形風(fēng)道承重墻的承重墻主體遠離所述進風(fēng)口的一端之間具有一將經(jīng)由所述進風(fēng)口聚集的風(fēng)排出所述風(fēng)道的出風(fēng)口。

所述風(fēng)道發(fā)電機組靠近所述進風(fēng)口和所述出風(fēng)口處分別設(shè)有一與所述風(fēng)道發(fā)電機組保持一定距離設(shè)置的第一風(fēng)門擋板；所述弧形風(fēng)道承重墻的弧形擋風(fēng)端靠近所述進風(fēng)口一端設(shè)有一用于控制進風(fēng)量的可活動第二風(fēng)門擋板。

所述聚風(fēng)塔上表面具有設(shè)有一雨水收集凈化利用系統(tǒng)和一光伏發(fā)電系統(tǒng)。

本發(fā)明的積極進步效果在于：

本發(fā)明的大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，通過在現(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的聚風(fēng)塔中間位置固設(shè)核心發(fā)電機組，將若干聚風(fēng)層聚集進來的風(fēng)進行發(fā)電，增加大于50％的助推力，總助推力達到90％，高于現(xiàn)有的50％。同時，通過進風(fēng)口處的弧形風(fēng)道承重墻與弧形擋風(fēng)端的可活動第二風(fēng)門擋板等的配合作用，以及風(fēng)道發(fā)電機組進行升級，產(chǎn)生大于5％的助推力，有效地提高了風(fēng)力發(fā)電效率。

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的聚風(fēng)層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)道發(fā)電機組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合圖1至圖3，對本發(fā)明的大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進行詳細的說明。

如圖3所示，本實施例的大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，具有垂直設(shè)置的圓柱形聚風(fēng)塔10，聚風(fēng)塔10具有若干彼此水平設(shè)置的聚風(fēng)層11。若干聚風(fēng)層11之間彼此相互獨立設(shè)置。聚風(fēng)層11中間位置貫穿設(shè)有用于將該聚風(fēng)層11聚集的風(fēng)進行發(fā)電的核心發(fā)電機組12。一實施例中，核心發(fā)電機組12為30萬千瓦～80萬千瓦/臺。風(fēng)道機組小于5萬千瓦。

如圖1所示，聚風(fēng)層11還具有若干沿著聚風(fēng)塔10圓柱形軸向均勻設(shè)置的弧形風(fēng)道承重墻13?；⌒物L(fēng)道承重墻13的弧形結(jié)構(gòu)能更好的使得外圍的風(fēng)進入聚風(fēng)塔10。一實施例中，弧形風(fēng)道承重墻13有足夠的厚度，從而解決1250米高度處的承重問題、大跨度張力問題、及風(fēng)速過大引發(fā)的空間震蕩問題等?；⌒物L(fēng)道承重墻13為順時針旋轉(zhuǎn)方向的弧形風(fēng)道承重墻13或逆時針旋轉(zhuǎn)方向的弧形風(fēng)道承重墻13?；⌒物L(fēng)道承重墻13具有靠近聚風(fēng)塔10外圍的弧形擋風(fēng)端131和與弧形擋風(fēng)端131一體成型的承重墻主體132?；⌒物L(fēng)道承重墻13的弧形擋風(fēng)端131之間均具有由若干連續(xù)半環(huán)形組成的半環(huán)形風(fēng)道14，半環(huán)形風(fēng)道14內(nèi)均勻設(shè)有若干風(fēng)道發(fā)電機組15，用于將流經(jīng)半環(huán)形風(fēng)道14的風(fēng)力進行加速升級。若干風(fēng)道發(fā)電機組15受風(fēng)風(fēng)力級別有外至內(nèi)逐漸增強。如圖2所示，風(fēng)道發(fā)電機組15由外向內(nèi)依次設(shè)有第二風(fēng)力渦輪機組151和與第二風(fēng)力渦輪機組151配合作用的第二機組發(fā)電模塊152，第二機組發(fā)電模塊152內(nèi)沿著風(fēng)道14方向具有二機組內(nèi)風(fēng)道153。二機組內(nèi)風(fēng)道153之間固設(shè)有機組導(dǎo)流主承重墻154，二機組內(nèi)風(fēng)道153與第二機組發(fā)電模塊152之間分別設(shè)有導(dǎo)流副承重墻155。二機組內(nèi)風(fēng)道153內(nèi)分別設(shè)有風(fēng)道導(dǎo)流墻156，用于對風(fēng)道發(fā)電機組15內(nèi)的風(fēng)進行導(dǎo)流。兩風(fēng)道發(fā)電機組15之間均設(shè)有風(fēng)道隔離承重墻16。弧形風(fēng)道承重墻13的弧形擋風(fēng)端131之間具有用于聚集聚風(fēng)塔10外圍風(fēng)的進風(fēng)口17，弧形風(fēng)道承重墻13的承重墻主體132遠離進風(fēng)口17的一端之間具有將經(jīng)由進風(fēng)口17聚集的風(fēng)排出風(fēng)道14的出風(fēng)口18。風(fēng)道發(fā)電機組15靠近進風(fēng)口17和出風(fēng)口18處分別設(shè)有與風(fēng)道發(fā)電機組15保持一定距離設(shè)置的第一風(fēng)門擋板19，用于實現(xiàn)所在風(fēng)道14的關(guān)閉或打開?；⌒物L(fēng)道承重墻13的弧形擋風(fēng)端131靠近進風(fēng)口17一端設(shè)有用于控制進風(fēng)量的可活動第二風(fēng)門擋板110。一實施例中，第二風(fēng)門擋板110為8～10m寬度的第二風(fēng)門擋板110，可根據(jù)實際需求，將第二風(fēng)門擋板110調(diào)整至最佳進風(fēng)角度，以獲得最大的進風(fēng)量。

核心發(fā)電機組12沿著聚風(fēng)塔10圓柱形軸向由外向內(nèi)依次具有左旋右旋零角度風(fēng)道121、用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能的第一風(fēng)力渦輪機組122、與第一風(fēng)力渦輪機組122配合作用的第一機組發(fā)電模塊123，和將經(jīng)過第一風(fēng)力渦輪機組122的風(fēng)進行導(dǎo)流處理的風(fēng)力導(dǎo)流墻124。

一實施例中，核心發(fā)電機組12的第一風(fēng)力渦輪機組122、風(fēng)道發(fā)電機組15的第二風(fēng)力渦輪機組151均采用高強纖維織物旋翼葉片，減少了高速氣流吹過時產(chǎn)生的噪聲，減輕噪聲污染。

當聚風(fēng)塔10外圍的風(fēng)力達到6級的風(fēng)經(jīng)由進風(fēng)口17進入聚風(fēng)層11，經(jīng)由風(fēng)道發(fā)電機組15的作用，風(fēng)力數(shù)秒內(nèi)迅速升級，可達到9級(27m/s)～13級(39m/s)。其中，半環(huán)形風(fēng)道14使得風(fēng)道發(fā)電機組15渦輪半徑的受風(fēng)率從25％提升至40％左右，核心發(fā)電機組12的第一風(fēng)力渦輪機組111的渦輪半徑內(nèi)風(fēng)道設(shè)計整體的受風(fēng)率增加5％左右，整體達到45％。產(chǎn)生的剩余電力可以通過電解水法轉(zhuǎn)化為液氫或液氧，或其他物質(zhì)。

聚風(fēng)塔10上表面具有雨水收集凈化利用系統(tǒng)20和光伏發(fā)電系統(tǒng)30。光伏發(fā)電系統(tǒng)30用于將接收到的太陽能轉(zhuǎn)化成電能進行發(fā)電。

一實施例中，當弧形風(fēng)道承重墻13為沿順(逆)時針旋轉(zhuǎn)方向的弧形風(fēng)道承重墻13時，第一風(fēng)力渦輪機組122、第二風(fēng)力渦輪機組151均為逆(順)時針旋轉(zhuǎn)的風(fēng)力渦輪機組；當弧形風(fēng)道承重墻13為沿逆(順)時針旋轉(zhuǎn)方向的弧形風(fēng)道承重墻13時，第一風(fēng)力渦輪機組122、第二風(fēng)力渦輪機組151均為順(逆)時針旋轉(zhuǎn)的風(fēng)力渦輪機組。

一實施例中，設(shè)聚風(fēng)塔10直徑2988m/高度1250m，聚風(fēng)層11為50層，每層設(shè)有一臺具有100萬千瓦/臺風(fēng)力發(fā)電機組122的核心發(fā)電機組12，80臺2.2萬千瓦/臺的風(fēng)道發(fā)電機組15。計算如下:

核心發(fā)電機組12年發(fā)電量:100萬千瓦/臺*50臺*5000小時＝5000萬千瓦/2500億千瓦時；風(fēng)道發(fā)電機組15累積年發(fā)電量：2.2萬千瓦/臺*80臺*50層*0.9*5000小時＝8800萬千瓦/3960億千瓦時；整體裝機年發(fā)電量：1.38億千瓦/6460億千瓦時；其中，核心發(fā)電機組12處的風(fēng)力可達15級(45m/s)以上，有效受風(fēng)動能達到6000～7000噸/臺。核心發(fā)電機組12上表面固設(shè)的光伏發(fā)電系統(tǒng)30面積達680萬m2。

本發(fā)明大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理為：

本發(fā)明的大功率垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，通過聚風(fēng)層11的進風(fēng)口17聚集聚風(fēng)塔10外圍風(fēng)，可根據(jù)實際需求，將第二風(fēng)門擋板18調(diào)整至最佳進風(fēng)角度，以獲得最大的進風(fēng)量；風(fēng)經(jīng)由弧形風(fēng)道承重墻13之間設(shè)有的風(fēng)道14貫穿，帶動風(fēng)道14內(nèi)均勻設(shè)有的若干風(fēng)道發(fā)電機組15進行轉(zhuǎn)發(fā)電，有效地提高了風(fēng)力發(fā)電效率；

風(fēng)經(jīng)由出風(fēng)口18進入半環(huán)形風(fēng)道14內(nèi)，通過風(fēng)道發(fā)電機組15第一風(fēng)力渦輪機組111將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械能，并經(jīng)由第一機組發(fā)電模塊112將第一風(fēng)力渦輪機組111的機械能轉(zhuǎn)化為電能。進而，經(jīng)由核心發(fā)電機組12的風(fēng)力導(dǎo)流墻121將經(jīng)過第一風(fēng)力渦輪機組111的風(fēng)進行導(dǎo)流處理，通過風(fēng)力發(fā)電機組122配合作用進行發(fā)電，有效地提高了風(fēng)力發(fā)電效率。

以上詳細描述了本發(fā)明的各較佳具體實施例。應(yīng)當理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。