风力发电系统的制作方法

专利名称：风力发电系统的制作方法
技术领域：
本发明有关于风能利用领域，具体地讲，有关于一种风力发电系统。
背景技术：
风力发电是世界获取能源最重要的方式之一。随着煤炭、石油化石能源甚至核燃 料的逐渐减少，甚至枯竭，人们获取能源的成本也越来越高。随着二氧化碳排放的增加，地 球的相应灾害也日益加重。地球的资源枯竭，首先是能源资源的枯竭，尤其是化石能源的枯 竭。但是，风是太阳照射地球使空气流动自然产生的产物，风能严格来说是太阳能的一种产 物，只要太阳照射地球一天，风能就会存在一天。风能安全，清洁，资源丰富，取之不竭。最重 要的是风能是一种永久性的大量存在的本地资源，可以为我们提供长期稳定的能源供应， 它没有原料风险，更没有燃料价格风险，也不会产生碳排量。尽管风力发电的优点很多，但 是，由于发电设备的局限，使得风力发电不能得到广泛的应用，尤其是由于设备的种种缺陷 造成的滞后影响很大。目前，传统的风力发电设备主要存在如下问题1、电压不稳定由于风能是自然能源，风力的强弱变化不定，使得风力发电具有不 稳定性，其发电量随着风力的变化，时有时无，时强时弱。传统的风力发电设备发出的电流， 也会随着风力大小的变化而变化。当风电强度超过电网承受强度3倍以内时，电网还可以 承受，而超过5倍时，电网就难以承受。依靠简单的机械装置产生的严重的机械滞后性，来 控制风的瞬息万变是几乎不可能的。难以保证精准和稳定的50Hz (或3000/分钟)的高质 量电流，即风力不稳定，导致电压不稳定，风电的电流和电压质量不稳定。这个也是很多电 网不愿意收购风电的最重要原因之一。2、电流质量低风电发出的电会因风力的大小变化不定，很难稳定地控制在 50Hz (即3000转/分钟)，这样发出的电流并网后，会因为和电网中原有的电流频率难以产 生同频，所以会削弱电网中的电流能量，甚至产生其他的破坏作用。3、发电功率小目前，风力发电方式大部分局限于传统的三叶桨叶式风力发电方 式，驱动效率很小，它的缺点是功率低，难以和火电、水电相比。4、风速要求高对风速的要求高，风速太小发不出电，太大容易损坏不能发电。很 多风电场在风能强时所发出的电量会超出电网负荷，而在风能弱时，所发电量十分少，甚至 是零，这样又会对电网带来浪费。5、推进效率低、利用效率差风力在很小的时候，难以产生巨大的能量。并且风力 推进装置由于设计的推进原理不同，其做功效率不同。最终聚集的能量的转化必须由高效 的推进装置来实现，但现有的推进装置的推动效率比较低，一般只能达到30%左右。鉴于现有风力发电系统存在的上述种种缺失，有必要提供一种新的风力发电系 统，来替代现有的风力发电系统。

发明内容
本发明的目的在于，提供一种风力发电系统，能够稳定地向发电机输出动力，从而使发电机发出的电量相对稳定，提高输出电压的稳定性，提高发电机发电的电流质量。本发明的目的还在于，提供一种风力发电系统，其风力推进装置的能够多方向进 风和聚风，从而有效提高风能的利用效率，提高发电机的发电功率。本发明的目的还在于，提供一种风力发电系统，其气流推进装置能够从多个方向 推动叶片做功，有效提高气流的做功效率。本发明的上述目的可采用如下技术方案来解决，一种风力发电系统，其包括有发 电机和两个以上的风力推进动力单元，每一个风力推进动力单元的动力输出端均连接于发 电机的动力输入端，其中，每个风力推进动力单元包括一个以上的风力推进装置，每一个风力推进装置均由风力驱动而输出转动动力；一个以上空气压缩装置，每一个空气压缩装置均连接于一个风力推进装置的动力 输出端，由风力推进装置输出的动力驱动而通过一气流输出通道输出气流；储气罐，具有气流出口和一个以上的气流入口，其中每一个气流入口连接于一个 空气压缩装置的气流输出通道；气流推进装置，具有连接于所述储气罐气流出口上的气流流入通道，通过气流流 入通道流入的气流驱动而输出转动动力，其动力输出端形成为所述风力推进动力单元的动 力输出端。采用本发明的上述风力发电系统，由于本发明采用两个以上的风力推进动力单元 为发电机提供驱动动力，并且每个风力推进动力单元均先通过多个风力推进装置将风力转 换为转动动力后，再通过空气压缩装置将空气气流提供给储气罐，在储气罐内形成高压气 流，从而能够通过该储气罐向气流推进装置提供相对稳定的高压气流，来驱动气流推进装 置输出稳定的转动动力给发电机，因此，不但有效保证了驱动发电机的动力稳定性，使得发 电机能够根据需要提供稳定的电压和高质量的电流，而且可以根据发电机的功率要求，设 定该风力推进动力单元的个数，提高发电机的驱动动力和发电功率，从根本上解决了传统 风力发电局限于驱动力小、发电机功率小、造价高的弊病。在本发明的一个可选实施方式中，所述的风力推进装置包括多个聚风桶，每个聚风桶具有进口和出口，其中进口面积大于出口面积；中空罩体，该中空罩体具有柱状周面和两个端面，其中在柱状周面上开设有多个 进风口，每个进风口与所述聚风桶的出口连接；并在至少其中一个端面上设有多个泄风 Π ；转轴，该转轴穿过所述中空罩体，并可转动地支撑在所述中空罩体的两个端面 上；转轮，该转轮设置在所述中空罩体内，并连接在所述转轴上，在该转轮的周向设置 有多个叶片。在本发明的风力推进装置的一个可选例子中，所述中空罩体上的进风口与泄风口 的数目相等，且在周向上交错设置。在本发明的风力推进装置的一个可选例子中，所述聚风桶的进口面积与出口面积之间的比例为200-500 1。在本发明的风力推进装置的一个可选例子中，所述的中空罩体为圆柱形，所述聚 风桶的中心轴线与该圆柱形中空罩体的外柱面相切。
在本发明的风力推进装置的一个可选例子中，所述叶片在连接到所述转轮上后形 成为两面开口而其它面封闭的斗室状，所述中空罩体的泄风口设置在中空罩体的一个端面 上，其中所述斗室状叶片的一面开口朝向中空罩体的进风口方向，另一面开口朝向所述中 空罩体的泄风口方向。在本发明的风力推进装置的一个可选例子中，所述的聚风桶均布在中空罩体的周 向。在本发明的风力推进装置的一个可选例子中，所述的聚风桶的横截面为方形。在本发明的风力推进装置的一个可选例子中，所述中空罩体周向的多个聚风桶的 进口的侧边缘邻接在一起。在本发明的风力推进装置的一个可选例子中，所述聚风桶的进口的上边缘和下边 缘形成为圆弧形，并且该相邻聚风桶的进口的侧边缘邻接在一起，所述中空罩体周向的多 个邻接在一起的聚风桶的上边缘、下边缘分别形成为圆形。在本发明的风力推进装置的一个可选例子中，该风力推进装置还包括有将聚风桶 和中空罩体支撑在空中的支撑装置。在本发明的风力推进装置的一个可选例子中，在该风力推进装置的顶端设置有风 速测量仪。在本发明的一个具体例子中，所述的空气压缩装置为空气压缩机。在本发明的一个可选实施方式中，所述的气流推进装置包括有环形进气罩，该环 形进气罩具有环形进气腔室，在该进气罩外侧连接有连通于该进气腔室的进气通道，在该 环形进气罩内侧套设有中空罩体，该中空罩体具有柱状周面和两个端面，其中在柱状周面 上开设有多个进气口，其中每一个进气口与进气腔室之间连接有一导流通道；并在该中空 罩体的至少其中一个端面上设有多个泄气口 ；在所述中空罩体上穿设有转动支撑于中空罩 体上的转轴，在该中空罩体内的转轴上连接有转轮，在该转轮的周向设置有多个叶片。在本发明的气流推进装置的一个可选实施例中，所述的中空罩体可为圆柱形，所 述导流通道的中心轴线与该圆柱形中空罩体的柱状周面相切。这样，从导流通道进入到中 空罩体内的气流与叶片基本形成为直角，在力矩相等的情况下能够形成最大的推动力，从 而进一步提高了高压气流的做功效率。在本发明的气流推进装置的一个具体例子中，所述多个导流通道在中空罩体的周 向均布，从而进入到进气腔室内的高压气体能够从多个导流通道中均勻进入到中空罩体 内，推动中空罩体内的叶片而使转轴转动。在本发明的气流推进装置的一个可选例子中，所述中空罩体的多个泄气口设置在 该中空罩体的一个端面上。在本发明的气流推进装置的一个可选例子中，所述中空罩体上的进气口和泄气口 的数目相等，且在中空罩体的周向上交错设置。在本发明的气流推进装置的一个可选例子中，所述叶片在连接到转轮上后形成为 两面开口而其它面封闭的斗室状，其中一面开口朝向中空罩体的进气口，另一面开口朝向 所述中空罩体的泄气口方向。该种斗室状的叶片结构能够对高压气流最大程度地形成阻 力，防止气流在做功过程中旁泄，延长了存续气体的滞留，从而极大提高了高压气流的做功 效率。
在本发明中，所述气流推进装置与所述发电机之间设置有传动装置，以将气流推 进装置输出的动力传递给发电机，从而驱动发电机发电。本发明的风力发电系统还可包括有控制装置，该控制装置用于根据风速情况，控 制空气压缩装置的开启数目、控制空气压缩装置对储气罐23气流输送量以及控制储气罐 输出的高压气流的压力。在本发明的一个具体例子中，在所述的风力推进装置与空气压缩装置之间设置有 离合装置。该离合装置可具体采用连接于控制装置的电子自动控制离合器。在本发明中，在该风力推进装置的顶端设置有风速测量仪，该风速测量仪连接于 控制装置，随时测定风速并将风速信号传输至控制装置，从而该控制装置可以根据实时的 风速，以及储气罐的气压和流量，来调整空气压缩装置的开启和关闭数量，以保证对储气罐 充分地输送高压空气。在本发明中，在所述空气压缩装置的气流输出通道上设置有压力/流量检测元 件，该压力/流量检测元件连接于所述控制装置，用于检测输往储气罐的气体压力和流量， 并将测得的压力/流量信号传输给控制装置。在本发明中，所述气流推进装置的气流流入通道上可设置有连接于控制装置的压 力/流量检测元件，用于检测从储气罐输入到气流推进装置的高压气流的压力和流量，并 将检测到的信号传输给控制装置。在本发明中，在气流推进装置的气流流入通道上可设置有控制阀，该控制阀连接 于控制装置，根据该控制装置的控制信号，受控处于关闭状态或处于不同开启位置。在本发明中，在所述空气压缩装置的气流输出通道上可设置有连接于控制装置的 控制阀，用于根据控制装置的控制信号调节从空气压缩装置输送到储气罐的气流压力和流量。


图1为本发明的风力发电系统的总体结构示意图；图2为本发明的风力推进装置的立体结构示意图；图3为本发明的风力推进装置的主视结构示意图；图4为本发明的风力推进装置的立体分解图；图5为本发明的风力推进装置的横截面结构示意图；图6为本发明的风力推进装置的聚风桶与中空罩体的连接结构示意图；图7为本发明的离合装置与空气压缩装置的连接结构示意图；图8为本发明的储气罐与气流推进装置的结构示意图；图9为本发明的气流推进装置的立体结构示意图；图10为本发明的气流推进装置的立体分解结构示意图；图11为本发明的气流推进装置的横截面结构示意图；图12为本发明的风力发电系统的控制系统示意图；图13为本发明的储气罐的控制系统示意图；图14为本发明的气流推进装置的控制系统示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明提供了一种风力发电系统，该风力发电系统包括有发电机1和 两个以上的风力推进动力单元2，每一个风力推进动力单元2的动力输出端均连接于发电 机1的动力输入端，其中，每个风力推进动力单元2包括有一个以上的风力推进装置21、一 个以上空气压缩装置22、储气罐23和气流推进装置24。其中，每一个风力推进装置21均 由风力驱动而输出转动动力；每一个空气压缩装置22均连接于一个风力推进装置21的动 力输出端，由风力推进装置21输出的动力驱动而通过一气流输出通道221输出气流；所述 储气罐23具有气流出口 231和一个以上的气流入口 232，其中每一个气流入口 232连接于 一个空气压缩装置22的气流输出通道221 ；气流推进装置24具有连接于所述储气罐23气 流出口 231上的气流流入通道2411，通过气流流入通道241流入的气流驱动而输出转动动 力，其动力输出端形成为所述风力推进动力单元2的动力输出端。本发明的上述风力发电系统在工作时，如图1所示，风力驱动两个以上的风力推 进动力单元2的多个风力推进装置21，使多个风力推进装置21输出动力而驱动空气压缩 装置22工作，该多个空气压缩装置22输出气流储气罐23，由该储气罐23提供相对稳定的 高压气流驱动气流推进装置24转动而输出转动动力，从而带动发电机1发电。在上述工作 过程中，由于本发明采用两个以上的风力推进动力单元2为发电机1提供驱动动力，并且每 个风力推进动力单元2均先通过多个风力推进装置21将风力转换为转动动力后，再通过空 气压缩装置22将空气气流提供给储气罐23，在储气罐23内形成高压气流，从而能够通过 该储气罐23向气流推进装置24提供相对稳定的高压气流，来驱动气流推进装置24输出稳 定的转动动力给发电机1，因此，不但有效保证了驱动发电机1的动力稳定性，使得发电机 1能够根据需要提供稳定的电压和高质量的电流，而且可以根据发电机1的功率要求，设定 该风力推进动力单元2的个数，提高发电机1的驱动动力和发电功率，从根本上解决了传统 风力发电局限于驱动力小、发电机功率小、造价高的弊病。根据需要，该风力推进动力单元2的动力驱动范围可以是30MP到120个MP的任 意值或其任意倍数，比如某超大型发电机要求的推动力是240MP，则可以设置6个40MP的 风力推进动力单元2，该6个风力推进动力单元2可以设置在发电机1两侧延伸出的主轴 11上，每侧设置3个，并分别设置在主轴11的两侧，如图1所示。在本发明的一个可选实施方式中，如图2至图6所示，本发明的风力推进装置21 可包括多个聚风桶211、中空罩体212、转轴213和转轮214，其中每个聚风桶211具有进 口 2111和出口 2112，其进口 2111的面积大于出口 2112面积；中空罩体212具有柱状周面 2121和两个端面2122，在柱状周面2121上开设有多个进风口 2123，每个进风口 2123与一 个聚风桶2111的出口 2112连接；并在至少其中一个端面2122上设有多个泄风口 2124 ；转 轴213穿过中空罩体212，并可转动地支撑在所述中空罩体212的两个端面2122上，转轮 214连接在中空罩体212内的转轴213上，在该转轮214的周向设置有多个叶片2141。当有风吹过时，风通过聚风桶211的较大的进口 2111进入到聚风桶211内，将聚 风桶211汇聚加压后通过连接在聚风桶211出口 2112上的中空罩体212的进风口 2123进 入中空罩体212内，推动中空罩体212内叶片2141而使得转轮214带动转轴213转动，然后 气流经中空罩体212端面2122上的泄风口 2124排出，从而将风能转换为转轴213的转动 机械能。在上述工作过程中，由于在中空罩体212的周向的多个进风口 2123上对应连接有多个进口面积大于出口面积的聚风桶211，并且将泄风口 2124设置在中空罩体212的端面 2122上，使得从多个方向吹来的风都能够通过聚风桶211的汇聚而形成高压气流进入到中 空罩体212中，使叶片2141带动转轴213转动，从而将风能转换为转轴213的转动机械能， 不但通过聚风桶211的设置解决的小风力利用问题，而且通过简单结构有效解决了风向问 题，提高了风能的利用效率，并降低了设备的制造成本。在本发明风力推进装置21中，聚风桶211和叶片2141的数目可以根据需要进行 设置，对于大型装置可以设置的设置的多一些，而对于一些小型装置就可以相应的设置的 少一些，一般采用4 一 12个。在本发明的附图中作为示意，给出了聚风桶211和叶片2141 为6个的具体例子。如图2所示，在发明的风力推进装置21的一个具体例子中，该风力推进装置21还 可包括有将聚风桶211和中空罩体213支撑在空中的支撑装置215，该支撑装置215例如可 以是支架、支撑座等。如2、图3所示，作为示例，该支撑装置215为约50 — 100米高的多脚 支架。通过支撑装置215的支撑，可以使风力推进装置21的聚风桶211位于高空中，而高 空的风速比地面的要高，从而可以获得更大的风速，提高风能的利用效率。为了增加装置的 稳定性和避免特大风的破坏力，还可进一步在不同方向用若干钢丝绳216斜拉固定，钢丝 绳的末端可以连接在深埋于地下的水泥桩上，这样该风力推进可以抗击12级以上大风。在发明的风力推进装置21 —个可选实施方式中，如图4、图6所示，所述中空罩体 212上的进风口 2123与泄风口 2124的数目相等，且在周向上交错设置。这样，从聚风桶211 进入到中空罩体212的进风口 2123的高压气流在推动叶片2141有效做功后，能够从泄风 口 2124排出，以免影响后续高压气流的进入。如图4所示，沿转轴213的转动方向，每一个 泄风口 2124都在下一个进风口 2123的后方，以保证前一个进风口 2123的高压气流能够在 高压状态下有效做功完毕，然后推进到泄风口 2124后再从泄风口 2124排出中空罩体212 外。其中在图4、图6中作为示意，仅示出了部分聚风桶211，而实质上，在中空罩体212的 每一个进风口 2123都连接有聚风桶211。在本发明的风力推进装置21中，聚风桶211的比例尺寸可以根据当地常年平均风 速来确定，如果当地平均风速较高，则可以将聚风桶211的进口 2111和出口 2112之间的距 离设置的较短，平均风速较低，则将它们的距离设置的较长。该进口 2111和出口 2112的距 离与风速成反比关系。通常进口 2111与出口 2112的距离为10米一 100米的范围。在本 实用新型的一个例子中，所述聚风桶211的进口 2111的面积与出口 2112的面积之间的比 例可为200-500 1，例如可以为200 1,300 1,500 1等。假如风速为0.1米/秒， 进口 2111的面积为400平方米，进出口面积比例为200 1则出口 2112的面积为2平方 米，从进口 2111进入的气流经过200倍压缩后的空气，会形成巨大的聚能动力。这样，利用 该具有增压聚风功能的聚风桶211，即使是很小的风速，也能在经聚风桶211后形成巨大的 聚能空气(高压气流)，来推动叶片2141做功，有效提高了风能的利用效率。在本发明的风力推进装置21—个较佳实施例中，如图4、图5所示，所述的中空罩 体212可为圆柱形，所述聚风桶211的中心轴线与该圆柱形中空罩体212的外柱面相切。这 样，如图5所示，由聚风桶211进入到进风口 2123的高压气流与径向叶片2141基本形成为 直角，在力矩相等的情况下能够形成最大的推动力，从而进一步提高了风能的利用效率。如图4所示，在本发明的风力推进装置21 —个具体例子中，在该叶片2141连接到转轮4上后，该叶片2141形成为两面开口而其它面封闭的斗室状。在该例子中，所述中空 罩体212的多个泄风口 2124均设置在中空罩体212的一个端面2122上，其中斗室状叶片 2141的一面开口 21411朝向中空罩体212的进风口 2123的方向，另一面开口 21412朝向所 述中空罩体212的泄风口 2124的方向，从而由进风口 2123进入到中空罩体212的高压气 流从叶片2141的开口 21411进入到斗室内，推动叶片2141使转轴213转动，当该斗室状叶 片2141被推进到其另一个开口 21412对应于泄风口 2124时，斗室内的气流经泄风口 2124 排出。该种斗室状的叶片2141的结构能够对高压气流最大程度地形成阻力，防止气流在做 功过程中旁泄，延长了存续气体的滞留，从而极大提高了高压气流的做功效率。在本发明的风力推进装置21中，如图2 —图4所示，所述的聚风桶211最好均布 在中空罩体212的周向，以利于各个方向的风经聚风桶211进入到中空罩体212内，进而推 动叶片2141做功。如图4、图6所示，在本发明的风力推进装置21的一个具体例子中，所述的聚风桶 211的横截面可为方形。进一步，如图2、图3所示，该位于中空罩体212周向的相邻聚风桶 211的进口 2111的侧边缘可邻接在一起。这样，该多个聚风桶211在整个周向上连接在一 起，从任意方向来的风，都能够通过其中的一个或几个聚风桶211进入到中空罩体2内推动 叶片41做功。在该例子中，如图2所示，所述聚风桶211的进口 2111的上边缘和下边缘可 形成为圆弧形，并且该相邻聚风桶211的进口 2111的侧边缘邻接在一起，所述中空罩体212 周向的多个邻接在一起的聚风桶211的上边缘、下边缘分别形成为圆形。这样，该装置的外 侧多个连接在一起聚风桶211整体形成为圆柱形，可以有效减少风阻，提高整个装置的稳 定性。在本发明的一个具体例子中，空气压缩装置22可具体为空气压缩机。该空气压缩 机可选用大容量、高压力、结构紧凑、能耗少、噪声低、效率高、可塑性好、排气净化能力强的 大型或超大型空气压缩机，每个空气压缩机的排出压力最好不小于3MP。该空气压缩机的使 用个数可依据常年风速和最低风速统计数据而定，但至少保证在风速最小时，最多台数的 空气压缩机仍然能有效供应一个风力推进动力单元2的储气罐23所需的额定压力和流量。如图8-图11所示，在本发明的一个可选实施方式中，本发明的气流推进装置24 包括有环形进气罩241、中空罩体242、导流通道243、多个叶片244、转轮245以及转轴246 等部件。其中，该环形进气罩241具有环形进气腔室2410，在该环形进气罩241外侧连接有 连通于进气腔室2410的进气通道2411，所述中空罩体242设置在该进气腔室2410内，该中 空罩体242具有柱状周面2421和两个端面2422，其中在柱状周面2421上开设有多个进气 口 2423，在每一进气口 2423与环形进气腔室2410之间连接有一导流通道243，从而该导流 通道243的一端连通于进气腔室2410，另一端连通于进气口 2423，以将进气腔室2410内的 高压气流导入中空罩体242内。并且，在该中空罩体242的至少其中一个端面2422上设有 多个泄气口 2424，以便于排出做功后的气流。转轴246穿过中空罩体242并转动支撑于中 空罩体242上，所述转轮245连接在该中空罩体242内的转轴246上，在该转轮245的周向 设置所述的多个叶片244。本发明的上述气流推进装置24工作时，储气罐22中的高压气流(如图8所示)， 通过进气罩241的进气通道2411进入到进气腔室2410内，然后经由周向分布的多个导流 通道2431，通过中空罩体242柱状周面2421上的多个进气口 2423进入到中空罩体242内，从而从多个方向同时推动叶片244使转轴246转动做功。这样，采用该气流推进装置24，由 于高压气流能够从多个方向推动叶片244同时做功，极大地提高了高压气流的做功效率。在本发明的气流推进装置24的一个可选实施方式中，所述的中空罩体242可为圆 柱形，多个导流通道243的中心轴线可与该圆柱形中空罩体242的柱状周面2421相切。这 样，从导流通道243进入到中空罩体242内的高压气流与径向叶片244基本形成为直角，在 力矩相等的情况下能够形成最大的推动力，从而进一步提高了高压气流的做功效率。在本发明的气流推进装置24的一个具体例子中，如图10、图11所示，多个导流通 道243在中空罩体242的周向均布，从而从多个导流通道243进入到中空罩体242内的高 压气流，能够对叶片244均勻地施加推进力，提高了气流推进装置24的受力稳定性。如图10所示，在本发明的气流推进装置24的一个可选例子中，所述中空罩体242 上的进气口 2423和泄气口 2424的数目相等，且在中空罩体242的周向上交错设置。这样， 从导流通道243进入到中空罩体242的进气口 2423的高压气流在推动叶片244有效做功 后，能够从泄气口 2424排出，以免影响后续高压气流的进入。如图10所示，由于在周向上 进气口 2423与泄气口 2424交错设置，从而在沿转轴246的转动方向，每一个泄气口 2424 都在下一个进气口 2423的后方，以保证前一个进气口 2423的高压气流能够在高压状态下 有效做功完毕，然后推进到泄气口 2424后再从泄气口 2424排出中空罩体242外。在该本发明的气流推进装置24中，叶片244可以采用现有的任何一种叶片，例如 弧形径向叶片、螺旋浆叶片等；所述中空罩体242的多个泄气口 2424可设置在该中空罩体 242的一个端面2422上，例如图1所示的上端面上，或者下端面上(图中未示出)，当然也 可以同时设置在上端面和下端面上，在此不做限制。如图10所示，在该气流推进装置24的 一个较佳实施例中，叶片244在连接到转轮245上后可形成为两面开口而其它面封闭的斗 室状。在该例子中，中空罩体242的泄气口 2424仅设置在其中一个端面2422上，该斗室状 叶片244的一面开口 2441朝向中空罩体242的进气口 2423的进气方向，另一面开口 2442 朝向所述中空罩体242的泄气口 2424的方向。这样，经导流通道243而由进气口 2423进 入到中空罩体242的高压气流从叶片244的开口 2441进入到斗室内，推动叶片244使转轴 243转动做功，当该斗室状叶片244被推进到其另一个开口 2442对应于泄气口 2424时，斗 室内的气流经泄气口 2424排出。该种斗室状的叶片结构能够对高压气流最大程度地形成 阻力，防止气流在做功过程中旁泄，延长了存续气体的滞留，从而极大提高了高压气流的做 功效率。实验证明，采用本发明的上述气流推进装置24，该气流推进装置24的做功效率是 相当可观的，做功的利用率可以达到95%以上，是目前汽轮机的两倍以上。在本发明中，气流推进装置24与发电机1之间可设置有传动装置(图中未示出)， 例如齿轮传动装置等，以将气流推进装置24输出的动力传递给发电机1，从而驱动发电机1 发电。如图12-图14所示，本发明的风力发电系统还包括有控制装置3，该控制装置3用 于根据风速情况，控制空气压缩装置22的开启数目、控制空气压缩装置22对储气罐23的 气流输送量以及控制储气罐3输出的高压气流的压力。该控制装置3可具体采用计算机控 制系统。如图2、图7、图12所示，在本发明的一个具体例子中，在所述的风力推进装置21与空气压缩装置22之间设置有离合装置25。该离合装置25可具体采用电子自动控制离 合器，是连接风力推进装置21和空气压缩机22的装置。该离合装置25可连接于控制装置 3，从而根据控制装置3的控制信号连接或断开或调节到不同的档位。该离合装置25可具 有三个功能，一是连接，二是当风速变化引起力矩变化时，可以调配到最佳力矩状态下的转 速，三是如果需要开启或关闭空气压缩机时，该离合装置25可以连接或切断它们之间的状 态。当风速很低时或初始启动时，该离合装置25档位可受控处于低档位，以便加大力矩增 加推动力。当风速逐渐变高时，该离合装置25的档位可受控自动变到高档位，保持有效推 动。当风速达到要求的数值时，控制装置3发出控制信号使该离合装置24分离，停止对一 定数量空气压缩装置22的推动，同时，保持最小数量空气压缩装置22工作。当风速低于要 求的数值时，控制装置3发出控制信号使离合装置25自动连接，开启对一定数量空气压缩 装置22的推动，同时，保持最佳数量空气压缩装置22工作，保证总体压缩空气的需求量。在本发明中，如图1、图12所示在该风力推进装置21的顶端设置有风速测量仪 31，该风速测量仪31连接于控制装置3，随时测定风速并将风速信号传输至控制装置3，从 而该控制装置3可以根据实时的风速，以及储气罐23的气压和流量，来调整空气压缩装置 22的开启和关闭数量，以保证对储气罐23充分地输送高压空气。在本发明中，如图13、图14所示，在所述空气压缩装置22的气流输出通道221上 设置有压力/流量检测元件32，该压力/流量检测元件32连接于控制装置3，用于检测输 往储气罐23的气体压力和流量，并将测得的压力/流量信号传输给控制装置3。该压力/ 流量检测元件32可具体设置在该气流输出通道221与储气罐23的气流入口 232的连接位 置处，以准确测量向储气罐23输入的气流压力/流量。如图14所示，气流推进装置24的气流流入通道2411上可设置有连接于控制装置 3的压力/流量检测元件33，用于检测从储气罐23输入到气流推进装置24的高压气流的 压力和流量，并将检测到的信号传输给控制装置3。该压力/流量检测元件33可具体设置 在储气罐23的气流出口 231与气流推进装置24的气流流入通道2411的连接位置，以准确 测量向储气罐23输出的气流压力和流量。在本发明中，如图13所示，在气流推进装置24的气流流入通道2411上可设置有 控制阀34，该控制阀34连接于控制装置3，根据该控制装置3的控制信号，受控处于关闭状 态或处于不同开启位置。该控制阀34可具体设置在该气流推进装置24的气流流入通道 2411与所述储气罐23的气流出口 231的连接位置，以根据控制信号控制从储气罐23输入 至气流推进装置24的气流流量和压力。在本发明中，如图13所示，在所述空气压缩装置22的气流输出通道221上可设置 有连接于控制装置3的控制阀35，用于根据控制装置3的控制信号调节从空气压缩装置22 输送到储气罐23的气流压力和流量。该控制阀35可具体设置在空气压缩装置22的气流输 出通道221与储气罐23的气流入口 232的连接位置，该位置是气流输送到储气罐23的必 由之路。该控制阀35可以根据控制装置3的控制信号，实时增加或减小阀门的开启程度， 以保证储气罐23中的气压和流量是恒压和恒流。利用本发明的上述控制装置3，本发明的风力发电系统在运行时，控制装置3通过 风速测量仪31测得的当时实际风速，发出控制信号给离合装置25，自动启动或关闭空气压 缩装置22的个数。该空气压缩装置22的开启数目与风速成反比，当风速较大时，则开启较少空气压缩装置22 ；风速较小时，则开启较多空气压缩装置22；当风速达到设计风速最低 时，控制装置3则自动开启所有单元的空气压缩装置22。当风速变大或变小时，控制装置3 则根据当时的风速，自动开启每一个风力推进动力单元2的适当空气压缩装置22的数目， 以保证瞬间产生最佳的压缩空气产能的匹配，保证对每个储气罐23的气体输送达到相对 稳定状态，从而保证对发电机1的恒定推动力。本发明的风力发电系统的设计是有效风速 从0. 2米/秒至12米/秒，即只要风速达到0. 2米/秒，则可以正常发电。从这一风速范 围可以满足几乎所有风速环境。同时，每个储气罐23根据它的恒定压力值和恒定流量值来调整多个空气压缩装 置22的气流输出通道221上控制阀35，匹配每个控制阀35的开启或关闭大小，保证储气 罐23输入空气的恒压和恒流。同时，每个风力推进动力单元2的储气罐23，可根据控制装 置3的控制信号，及时调整控制阀34的大小，保证储气罐23的恒压和恒流，从而保证稳定 的推动力，发出稳定的电力。采用本发明的上述风力发电系统，能够在任意风速、任意风向的情况下，进行发 电，并且发电功率大，电压稳定，发电效率高，发电成本低，从而有效解决了现有风力发电设 备存在的缺陷。本发明的上述描述仅为示例性的属性，因此没有偏离本发明要旨的各种变形理应 在本发明的范围之内。这些变形不应被视为偏离本发明的精神和范围。
权利要求
一种风力发电系统，其特征在于，该系统包括有发电机和两个以上的风力推进动力单元，每一个风力推进动力单元的动力输出端均连接于发电机的动力输入端，其中，每个风力推进动力单元包括一个以上的风力推进装置，每一个风力推进装置均由风力驱动而输出转动动力；一个以上空气压缩装置，每一个空气压缩装置均连接于一个风力推进装置的动力输出端，由风力推进装置输出的动力驱动而通过一气流输出通道输出气流；储气罐，具有气流出口和一个以上的气流入口，其中每一个气流入口连接于一个空气压缩装置的气流输出通道；气流推进装置，具有连接于所述储气罐气流出口上的气流流入通道，通过气流流入通道流入的气流驱动而输出转动动力，其动力输出端形成为所述风力推进动力单元的动力输出端。
2.如权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，所述的风力推进装置包括多个聚风桶，每个聚风桶具有进口和出口，其中进口面积大于出口面积；中空罩体，该中空罩体具有柱状周面和两个端面，其中在柱状周面上开设有多个进风 口，每个进风口与所述聚风桶的出口连接；并在至少其中一个端面上设有多个泄风口 ；转轴，该转轴穿过所述中空罩体，并可转动地支撑在所述中空罩体的两个端面上；转轮，该转轮设置在所述中空罩体内，并连接在所述转轴上，在该转轮的周向设置有多 个叶片。
3.如权利要求2所述的风力发电系统，其特征在于，所述风力推进装置的中空罩体上 的进风口与泄风口的数目相等，且在周向上交错设置。
4.如权利要求2所述的风力发电系统，其特征在于，所述的风力推进装置的所述聚风 桶的进口面积与出口面积之间的比例为200-500 1。
5.如权利要求2所述的风力发电系统，其特征在于，所述的风力推进装置的所述中空 罩体为圆柱形，所述聚风桶的中心轴线与该圆柱形中空罩体的外柱面相切。
6.如权利要求2所述的风力发电系统，其特征在于，所述风力推进装置的所述叶片在 连接到所述转轮上后形成为两面开口而其它面封闭的斗室状，所述中空罩体的泄风口设置 在中空罩体的一个端面上，其中所述斗室状叶片的一面开口朝向中空罩体的进风口方向， 另一面开口朝向所述中空罩体的泄风口方向。
7.如权利要求2所述的风力发电系统，其特征在于，所述风力推进装置的所述聚风桶 均布在中空罩体的周向。
8.如权利要求2所述的风力发电系统，其特征在于，所述风力推进装置的所述聚风桶 的横截面为方形。
9.如权利要求2所述的风力发电系统，其特征在于，所述中空罩体周向的多个聚风桶 的进口的侧边缘邻接在一起。
10.如权利要求2所述的风力发电系统，其特征在于，所述风力推进装置的所述聚风桶 的进口的上边缘和下边缘形成为圆弧形，并且该相邻聚风桶的进口的侧边缘邻接在一起， 所述中空罩体周向的多个邻接在一起的聚风桶的上边缘、下边缘分别形成为圆形。
11.如权利要求2所述的风力发电系统，其特征在于，所述风力推进装置还包括有将聚 风桶和中空罩体支撑在空中的支撑装置。
12.如权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，所述的空气压缩装置为空气压缩机。
13.如权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，所述的气流推进装置包括有环形 进气罩，该环形进气罩具有环形进气腔室，在该进气罩外侧连接有连通于该进气腔室的进 气通道，在该环形进气罩内侧套设有中空罩体，该中空罩体具有柱状周面和两个端面，其中 在柱状周面上开设有多个进气口，其中每一个进气口与进气腔室之间连接有一导流通道； 并在该中空罩体的至少其中一个端面上设有多个泄气口 ；在所述中空罩体上穿设有转动支 撑于中空罩体上的转轴，在该中空罩体内的转轴上连接有转轮，在该转轮的周向设置有多 个叶片。
14.如权利要求13所述的风力发电系统，其特征在于，所述气流推进装置的中空罩体 为圆柱形，所述导流通道的中心轴线与该圆柱形中空罩体的柱状周面相切。
15.如权利要求13所述的风力发电系统，其特征在于，所述气流推进装置的所述多个 导流通道在中空罩体的周向均布。
16.如权利要求13所述的风力发电系统，其特征在于，所述气流推进装置的所述中空 罩体的多个泄气口设置在该中空罩体的一个端面上。
17.如权利要求13所述的风力发电系统，其特征在于，所述气流推进装置的所述中空 罩体上的进气口和泄气口的数目相等，且在中空罩体的周向上交错设置。
18.如权利要求16所述的风力发电系统，其特征在于，所述叶片在连接到转轮上后形 成为两面开口而其它面封闭的斗室状，其中一面开口朝向中空罩体的进气口，另一面开口 朝向所述中空罩体的泄气口方向。
19.如权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，所述气流推进装置与所述发电机 之间设置有传动装置。
20.如权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，该风力发电系统还包括有控制装 置，该控制装置用于根据风速情况，控制空气压缩装置的开启数目、控制空气压缩装置对储 气罐的气流输送量以及控制储气罐输出的高压气流的压力。
21.如权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，在所述的风力推进装置与空气压 缩装置之间设置有离合装置。
22.如权利要求20所述的风力发电系统，其特征在于，在所述的风力推进装置与空气 压缩装置之间设置有连接于控制装置的电子自动控制离合器。
23.如权利要求20所述的风力发电系统，其特征在于，在所述风力推进装置的顶端设 置有风速测量仪，该风速测量仪连接于控制装置，随时测定风速并将风速信号传输至控制直ο
24.如权利要求20所述的风力发电系统，其特征在于，在所述空气压缩装置的气流输 出通道上设置有压力/流量检测元件，该压力/流量检测元件连接于所述控制装置，用于检 测输往储气罐的气体压力和流量，并将测得的压力/流量信号传输给控制装置。
25.如权利要求20所述的风力发电系统，其特征在于，所述气流推进装置的气流流入 通道上设置有连接于控制装置的压力/流量检测元件，用于检测从储气罐输入到气流推进 装置的高压气流的压力和流量，并将检测到的信号传输给控制装置。
26.如权利要求20所述的风力发电系统，其特征在于，在本发明中，在气流推进装置的气流流入通道上设置有控制阀，该控制阀连接于控制装置，根据该控制装置的控制信号，受 控处于关闭状态或处于不同开启位置。
27.如权利要求20所述的风力发电系统，其特征在于，在所述空气压缩装置的气流输 出通道上设置有连接于控制装置的控制阀，用于根据控制装置的控制信号调节从空气压缩 装置输送到储气罐的气流压力和流量。
全文摘要
本发明提供了一种风力发电系统，该系统包括有发电机和两个以上的风力推进动力单元，每一个风力推进动力单元的动力输出端均连接于发电机的动力输入端，其中，每个风力推进动力单元包括一个以上的风力推进装置、一个以上空气压缩装置、储气罐、气流推进装置，其中，每一个空气压缩装置均连接于一个风力推进装置的动力输出端，由风力推进装置输出的动力驱动而通过一气流输出通道输出气流；储气罐的每一个气流入口连接于一个空气压缩装置的气流输出通道；气流推进装置通过气流流入通道流入的气流驱动而输出转动动力。采用本发明的风力发电系统，能够使发电机发出的电量相对稳定，提高输出电压的稳定性，提高发电机发电的电流质量。
文档编号F03D9/00GK101806288SQ200910078109
公开日2010年8月18日 申请日期2009年2月17日 优先权日2009年2月17日
发明者薛晓户 申请人:薛晓户