人造飓风发电系统的制作方法

文档序号:5153441阅读:427来源:国知局
人造飓风发电系统的制作方法
【专利摘要】本发明人造飓风发电系统通过大量吸收太阳能、风能、空气能,通过聚合、压缩、加速和循环作用,形成飓风式持续高速强流动能,实现大功率驱动涡轮机发电,整个发电过程其耗电是发电的40%,本发电装置由冷热对流聚合容器,气流聚合室,高速气流室、涡轮发电机组,空气压缩装置和电控系统组成。
【专利说明】人造飓风发电系统
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种清洁可再生能源发电。
【背景技术】
[0002]目前风电与太阳能电普遍存在并网不稳定的缺陷,如何高效利用清洁可再生能源发电是一项重要课题。

【发明内容】

[0003]飓风是大西洋、北太平洋东部一种威力巨大的自然灾害现象,3级飓风风速达到50M/s,5级则高达69M/s以上,远高于12级台风33M/s。本发明模拟飓风原理,提供一种高效利用清洁可再生能源太阳能、风能、和空气能互补,通过聚合、压缩和加速产生高速气流驱动涡轮机,实现长时间、满负荷、大功率稳定发电系统。
[0004]本发明解决其技术问题的解决方案是:
一种人造飓风发电系统,其特征在于:通过吸收太阳能I形成冷热对流,同时吸收风能3、静止空气4,通过聚合、压缩、加速和循环作用,将大量天然不稳定低速动能聚合,形成持续稳定的高速气流42速度达到40m/s以上,相当2级飓风,在小容积范围内驱动涡轮机91,根据风能计算公式,空气在时间I秒里以速度V流过单位面积产生的动能称为“风能密度”,E=0.5PV~3, (P空气密度以1.2KG/M~3计),相比目前风电平均风速为10m/s时,风能密度
0.5X1.2X10~3=600w/ m2,高速气流 42 动能密度达到 0.5X1.2X40~3=38, 400w/ m2,涡轮室内高速气流43动能密度高于风能密度64倍,即高速气流42速度增加4倍,强流发电机93输出功率以三次方增加64倍。
[0005]本发明遵循能量守恒定律,所获得的能量大于自身能耗,通过大量吸收天然动能,即吸收太阳能1、风能3、静止空气4加速、压缩其耗电量,仅为获得发电量的40%,整个发电过程为O排碳。
[0006]本发电装置由六部分组成,分别是:
冷热对流聚合容器6,采用金属框架结构,透明玻璃外形,可设计不同形状,聚合容器6底部设置冷空气采风口,顶层设置气流聚合室7、高速气流室8和涡轮发电机组9 ;
气流聚合室7,金属圆盘形状,设置在冷热对流聚合容器顶层,与涡轮发电机组9底部连接;气流聚合室7圆形外围不同方向设置风能喇叭进风口 71,风能喇叭进风口 71的里端设置非电动进风抽风机72,连接高速气流室8 ;
高速气流室8,圆柱形半封闭,设置在气流聚合室7中部,高速气流室8底部设置冷热对流抽风机81,顶部设置高压强流泵82 ;
涡轮发电机组9,包括涡轮机91,高压气流喷嘴92,回流管93,发电机94、调控电机95、传动离合器96,涡轮室97 ;
空气压缩装置10,设置压缩罐101,空压机102,压缩气体输送管103 ;所述静止空气4通过空压机102压缩,形成压缩气体动能41,并在压缩罐101内储存;压缩气体动能41通过压缩气体输送管103连接涡轮机91的高压气流喷嘴92,并将其输送进入涡轮室内;
电控系统11,包括配电中心、电脑控制主板、连接各个发电机组的电气、机械设备的连接电线和输送电网的变电站。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进,所述高速气流室8,通过顶部设置的高压强流泵82,将低速风能3,静止空气4、冷热空气对流动能2和涡轮回流43,以上聚合动能全部由高压强流泵82形成高速气流43向上牵引到涡轮室内。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进,所述非电动进风抽风机72,分别设置在四个不同方向的风能喇叭进风口 71里端,连接高速气流室8,在高压强流泵82的牵引作用下,非电动进风抽风机72旋转,外部的风能3、静止空气4进入高速气流室8,而高速气流42不会外泄,同时可防雨水进入高速气流室8。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进,所述高压气流喷嘴92分别设置在涡轮室97外壳的若干位置;所述的高压强流泵82设置在涡轮室97外壳的底部;高压气流喷嘴92和高压强流泵82其喷口以一定的角度对着涡轮室内的涡轮叶喷射,驱使涡轮机91呈单向高速旋转。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进,所述非电动进风抽风机72、冷热对流抽风机81和高压强流泵82分别在其输出口设置了止回阀。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进,所述非电动进风抽风机72、冷热对流抽风机81和高压强流泵82分别在其输出口设置了止回阀。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进,所述传动离合器96通过电控系统11调控,可将涡轮机91、发电机94、调控电机95,三者之间实现三连动、离合,或选择性的二连动、离合。
[0013]作为上述技术方案的进一步改进,所述压缩罐101,采用抗压强度达到1.3-2MPa
的金属罐结构。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进,所述电控系统11具有两种功能:利用电子设备自动调控发电过程;根据电网需求,调制合适的电控、功控和电量等输出。
[0015]本发明的有益效果是:
高效利用清洁可再生能源风能、太阳能光和空气能互补,产生飓风式的高速气流实现长时间、满负荷、大功率稳定发电,突破了目前风电、太阳能电、空气能发电和风光互补发电的局限,较好地解决并网难题。
[0016]在结合附图阅读本发明的实施方式的详细描述后,本发明的特点和优点将变得更加清楚。
[0017]
【专利附图】

【附图说明】
[0018]下面结合附图及实例对本发明作进一步的说明。
[0019]图1是本发明发电装置图;
图2是涡轮发电机组装置图;
图3是涡轮机示意图。
[0020]其中:
I太阳热能,2冷热空气对流动能、21冷气流,3风能,4静止空气,41压缩气体,42高速气流,43涡轮回流,5电能,6冷热对流聚合容器,7气流聚合室,71风能喇叭进风口,72非电动进风抽风机,8高速气流室,81冷热对流抽风机,82高压强流泵,9涡轮发电机组,91涡轮机,92高压气流喷嘴,93回流管,94发电机、95调控电机、96传动离合器,97涡轮室,10空气压缩装置,101压缩罐,102空压机,103压缩气体输送管,11电控系统,112变电站。[0021]
【具体实施方式】
[0022]参照图f图3,人造飓风发电系统,其特征在于:大量吸收太阳能、风能、空气能,通过聚合、压缩、加速和循环作用,产生飓风式持续高速气流动能驱动涡轮机发电,本发明整个发电过程其耗电是发电的40%,本发电装置由六部分组成,分别是:
冷热对流聚合容器6,采用金属框架结构,透明玻璃外形,可设计不同形状,聚合容器6底部设置冷空气采风口,顶层设置气流聚合室7、高速气流室8和涡轮发电机组9 ;
气流聚合室7,金属圆盘形状,设置在冷热对流聚合容器顶层,与涡轮发电机组9底部连接;气流聚合室7圆形外围不同方向设置风能喇叭进风口 71,风能喇叭进风口 71的里端设置非电动进风抽风机72,连接高速气流室8 ;
高速气流室8,圆柱形半封闭,设置在气流聚合室7中部,高速气流室8底部设置冷热对流抽风机81,顶部设置高压强流泵82 ;
涡轮发电机组9,包括涡轮机91,高压气流喷嘴92,回流管93,发电机94、调控电机95、传动离合器96,涡轮室97 ;
空气压缩装置10,设置压缩罐101,空压机102,压缩气体输送管103 ;所述静止空气4通过空压机102压缩,形成压缩气体动能41,并在压缩罐101内储存;压缩气体动能41通过压缩气体输送管103连接涡轮机91的高压气流喷嘴92,并将其输送进入涡轮室内;
电控系统11,包括配电中心、电脑控制主板、连接各个发电机组的电气、机械设备的连接电线和输送电网的变电站。
[0023]进一步作为优化的实施方式,所述高速气流室8,通过顶部设置的高压空气泵82,将低速风能3,静止空气4、冷热空气对流动能2和涡轮回流43,以上聚合动能全部由高压空气泵82形成高速气流42向上牵引到涡轮室内。
[0024]进一步作为优化的实施方式,所述非电动进风抽风机72,分别设置在四个不同方向的风能喇叭进风口 71里端,连接高速气流室8,在高压强流泵82的牵引作用下,非电动进风抽风机72旋转,外部的风能3、静止空气4进入高速气流室8,而高速气流42不会外泄,同时可防雨水进入高速气流室8。
[0025]进一步作为优化的实施方式,所述高压气流喷嘴92分别设置在涡轮室97外壳的若干位置;所述的高压强流泵82设置在涡轮机91外壳的底部;高压喷嘴92和高压强流泵82其喷口以一定的角度对着涡轮室97内的涡轮叶喷射、喷吹,驱使涡轮机91呈单向高速旋转。
[0026]进一步作为优化的实施方式,所述非电动进风抽风机72、冷热对流抽风机81和高压强流泵82分别在其气流输送口设置了止回阀。
[0027]进一步作为优化的实施方式,所述传动离合器96通过电控系统11调控,可将涡轮机91、发电机94、调控电机95,三者之间实现三连动、离合,或选择性的二连动、离合。[0028]进一步作为优化的实施方式,所述压缩罐101,采用抗压强度达到1.3-2MPa的金
属罐结构。
[0029]进一步作为优化的实施方式,所述电控系统11具有两种功能:利用电子设备自动调控发电过程;根据电网需求,调制合适的电控、功控和电量等输出。
[0030]本发明的发电方法通过吸收多种自然动能,加上高速鼓风机、电控电动机等辅助动力,产生人造飓风高速气流42,驱动涡轮机91高速单向转动产生机械能5发电,具体方式如下:
(1)通过冷热对流聚合容器6吸收太阳光热1,形成容器6内外温差,随着冷空气21的不断补充进入,容器内热气流22上升,产生冷热空气对流动能2 ;通过高压强流泵82,将低速风能3,静止空气能4、冷热空气对流动能2,以上聚合加速形成高速气流42向上牵引到涡轮室97内;
(2)在涡轮机91做功后的涡轮回流43,引导到高速气流室8内,与低速风能3,静止空气能4、冷热空气对流动能2 —起,会合形成高速气流42动能;
(3)通过吸收静止空气能4压缩,利用喷嘴91喷射产生的高压气体动能42;
(4)通过调控电机95产生的机械能5驱动和加速助动能;
以上动能在涡轮室97内形成的涡轮高速气流42速度达到40m/s以上,相当2级以上飓风,驱动润轮机91高速旋转,转化机械能5带动发电机94发电产生电能6。
[0031]在没有太阳热能1、风能3状态下,利用冷热对流聚合容器6内的余热,并通过吸收冷空气21和静止空气能4,继续形成冷热空气对流动能2和压缩气体动能41,加上调控电机95驱动涡轮机91带动发电机94发电。
[0032]本发明遵循能量守恒定律,所获得的能量大于自身能耗,通过大量吸收天然动能,其冷热对流抽风机71、高压强流泵82、调控电机95、空压机102的耗电,与发电机94输出电能6功率两者比例为4:10,即吸收太阳能1、风能3、静止空气能4加速、压缩其耗电量,仅为获得发电量的40%,整个发电过程为O排碳,全年可发电时间达到8400小时。
[0033]下面以一个发电实施方式对本发明作进一步详细的说明,但应当说明,本发明的保护范围不仅仅限于此:
实施例一:
建造小型飓风式50kw单机发电机组,涡轮强流43速度以46m/s计算,涡轮机91迎强流半径r设定为0.Sm,涡轮机转速达到550转/min,根据风压动力发电功率计算公式Ρ=1/2ρ Π r~2v~3Cp,式中,空气密度P按1.2KG/M3计,功率转化系数Cp为0.43,涡轮叶面强流压密度达到0.5X1.2 X46~3=58kw/ m%单机发电功率达到:P=0.5X1.2X
3.14X0.8~2X46~3X0.43=50,467w,即发电机95单机额定功率为50kw,年总发电量为:50kmX8400h=420, OOOkw.h (42万度),减去自身耗电40%,可上网供电42X60%=25.2万度,减排二氧化碳42万度X0.99=416吨。
[0034]实施例二:
建造大型飓风式6X1万kw发电机组,涡轮强流43速度以60m/s计算:涡轮机91迎强流半径 r 设定为 8m,单机发电功率达到:P=0.5X1.2X3.14X7.5~2X60~3X0.43=9,842,958w(0.98万kw),即发电机94单机额定功率为I万kw,年总发电量为:6X1万kwX8, 400h=50, 400万kw.h (5.04亿度),减去自身耗电40%,可上网供电5.04X60%=3.024亿度,减排二氧化碳5.04亿度X0.99=50万吨。
[0035]虽然结合附图描述了本发明的实施方式,但应该说明,本领域的技术人员可以在所附权利范围之内作出各种变化和修改,只要不出超过本发明的权利要求所描述的保护范围,都应当在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种人造飓风发电系统,其特征在于:通过吸收太阳能(I)形成冷热对流,同时吸收风能(3)、静止空气(4),通过聚合、压缩、加速和循环作用,将大量天然不稳定低速动能聚合,形成持续稳定的高速气流(42)达到40m/s以上,相当2级飓风,在小容积范围内驱动涡轮机(91),根据风能计算公式,空气在I秒的时间里以速度V流过单位面积产生的动能称为“风能密度”,E=0.5PV~3, (P空气密度以1.2KG/M~3计),相比目前风电平均风速为10m/s时,风能密度 0.5X1.2X10~3=600w/ m2,高速气流(42)动能密度达到 0.5X1.2X40~3=38, 400w/m2,涡轮室内高速气流(42)动能密度高于风能密度64倍,即高速气流(42)速度增加4倍,发电机(94)输出功率以三次方增加64倍; 本发明遵循能量守恒定律,所获得的能量大于自身能耗,通过大量吸收天然动能,即吸收太阳能(I)、风能(3)、静止空气(4)加速、压缩其耗电量,仅为获得发电量的40%,整个发电过程为O排碳; 本发电装置由六部分组成,分别是: 冷热对流聚合容器(6),采用金属框架结构,透明玻璃外形,可设计不同形状,聚合容器(6)底部设置冷空气采风口,顶层设置气流聚合室(7)、高速气流室(8)和涡轮发电机组(9); 气流聚合室(7),金属圆盘形状,设置在冷热对流聚合容器顶层,与涡轮发电机组(9)底部连接;气流聚合室(7)圆形外围不同方向设置风能喇叭进风口(71 ),风能喇叭进风口(71)的里端设置非电动进风抽风机(72),连接高速气流室(8); 高速气流室(8),圆 柱形半封闭,设置在气流聚合室(7)内中部,高速气流室(8)底部设置冷热对流抽风机(81 ),顶部设置高压强流泵(82); 涡轮发电机组(9),包括涡轮机(91),高压气流喷嘴(92),回流管(93),发电机(94)、调控电机(95)、传动离合器(96),涡轮室(97); 空气压缩装置(10),设置压缩罐(101),空压机(102),压缩气体输送管(103);所述静止空气(4)通过空压机(102)压缩,形成压缩气体动能(41),并在压缩罐(101)内储存;压缩气体动能(41)通过压缩气体输送管(103)连接涡轮机(91)的高压气流喷嘴(92),并将其输送进入涡轮室内; 电控系统(11),包括配电中心、电脑控制主板、连接各个发电机组的电气、机械设备的连接电线和输送电网的变电站。
2.根据权利要求1所述的人造飓风发电系统,其特征在于:所述高速气流室(8),通过顶部设置的高压强流泵(82),将低速风能(3),静止空气(4)、冷热空气对流动能(2)和涡轮回流(43),以上聚合动能全部由高压强流泵(82)形成高速气流(42)向上牵引到涡轮室(97)内。
3.根据权利要求1所述的人造飓风发电系统,其特征在于:所述非电动进风抽风机(72),分别设置在四个不同方向的风能喇叭进风口(71)里端,连接高速气流室(8),在高压强流泵(82)的牵引作用下,非电动进风抽风机(72)旋转,外部的风能(3)、静止空气(4)进入高速气流室(8),而高速气流(42)不会外泄,同时可防雨水进入高速气流室(8)。
4.根据权利要求1所述的人造飓风发电系统,其特征在于:所述高压气流喷嘴(92)分别设置在涡轮室(97)外壳的若干位置;所述的高压强流泵(82)设置在涡轮机(91)外壳的底部;高压气流喷嘴(92)和高压强流泵(82)其喷口以一定的角度对着涡轮室内的涡轮叶喷射、喷吹,驱使涡轮机(91)呈单向高速旋转。
5.根据权利要求1所述的人造飓风发电系统,其特征在于:所述非电动进风抽风机(72)、冷热对流抽风机(81)和高压强流泵(82)分别在其气流输送口设置了止回阀。
6.根据权利要求1所述的人造飓风发电系统,其特征在于:所述传动离合器(96)通过电控系统(11)调控,可将涡轮机(91)、发电机(94 )、调控电机(95 ),三者之间实现三连动、离合,或选择性的二连动、离合。
7.根据权利要求1所述的人造飓风发电系统,其特征在于:所述压缩罐(101),采用抗压强度达到1.3-2MPa的金属罐结构。
8.根据 权利要求1所述的人造飓风发电系统,其特征在于:所述电控系统(11)具有两种功能:利用电子设备自动调控发电过程;根据电网需求,调制合适的电控、功控和电量等输出。
【文档编号】F03D9/00GK103790785SQ201410041705
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2014年1月28日
【发明者】严政, 纪炳龙, 洪建德 申请人:福建健能光电发展有限公司
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1