弧形风道大功率风力发电系统的制作方法

本发明涉及风力发电系统技术领域，尤其涉及一种弧形风道大功率风力发电系统。

背景技术：

风力发电系统作为将风力转化为旋转力而产生电的技术，是将风能转化为机械能并驱动发电机而产生电的系统。风力发电系统一般分为水平轴风力发电和垂直轴风力发电。水平轴风力发电效率高，但是受风向影响很大；垂直轴风力发电虽然受风向影响不大，但是与水平轴相比效率不高。现有的垂直轴风力发电系统，如专利申请号(cn201610390760.7)的一种三维空间密集布局垂直轴四倍风道风力发电系统，具有聚风塔，聚风塔具有若干具有渐扩风道的平台，采用喇叭口状的风道，当风从迎风口进入后，基本每向内100米长度，风力会增加3级左右。同时，空气密度、风速也同步升级。风道由内侧一条扩张为中间两条再扩张为外侧四条，装机容量随风道增加也成数倍增加，风力在风道内的衰退是有限的，对风力的主要利用率还是在增加。风可以从一组渐扩风道进入同一直径方向的另一组渐扩风道，驱动其内的机组做功，可以最大限度地将大气环流在人工控制条件下形成聚能，进而可以提高发电效率。

但是，现有的垂直轴风力发电系统还可以进行进一步的结构上改进，从而达到在实现同等发电量的情况下，造价成本明显降低，尤其是利用核心区空置区域装机发电。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中的垂直轴风力发电系统可以在结构上进一步改进，目的在于提供一种能够实现在发电量相等情况下，造价成本明显降低，且风力发电效率明显提高的弧形风道大功率风力发电系统。

实现上述目的的技术方案是：

本发明弧形风道大功率风力发电系统，具有一垂直设置的圆柱形聚风塔，所述聚风塔具有若干彼此水平设置的聚风层，所述聚风层具有若干沿着与所述聚风塔圆柱形轴向均匀设置的第一弧形风道承重墙，所述第一弧形风道承重墙靠近所述聚风塔外围的一端之间设有一第二弧形风道承重墙；所述第一弧形风道承重墙与所述第二弧形风道承重墙之间分别具有一由若干连续半环形组成的第一半环形风道，所述第一弧形风道承重墙远离所述聚风塔外围一端之间分别具有一由若干连续半环形组成的第二半环形风道；所述第一半环形风道和所述第二半环形风道内均匀设有若干风道发电机组。

所述第一弧形风道承重墙具有一靠近所述聚风塔外围的第一弧形挡风端和一与所述第一弧形挡风端一体成型的第一承重墙主体；所述第二弧形风道承重墙具有一靠近所述聚风塔外围的第二弧形挡风端和一与所述第二弧形挡风端一体成型的第二承重墙主体。

所述风道发电机组由外向内依次设有一第一风力涡轮机组和一与所述第一风力涡轮机组配合作用的第一机组发电模块；所述第一机组发电模块内沿着所述风道方向具有二机组内风道；所述二机组内风道之间固设有一机组导流主承重墙，所述二机组内风道与所述第一机组发电模块之间分别设有一导流副承重墙；所述二机组内风道均设有一风道导流墙。

所述第一弧形风道承重墙的第一弧形挡风端和所述第二弧形风道承重墙的第二弧形挡风端之间具有一用于聚集所述聚风塔外围风的第一进风口，一将经由所述第一进风口聚集的风排出所述第一半环形风道的第一出风口，一将所述第一出风口排出的风聚集到所述第二半环形风道的第二进风口和一将经由所述第二进风口聚集的风排出所述第二半环形风道的第二出风口。

所述第一半环形风道的所述第一进风口与所述第一出风口均设有一与所述风道发电机组保持一定距离设置的第一风门挡板；所述第二半环形风道的所述第二进风口与所述第二出风口均设有一与所述风道发电机组保持一定距离设置的第二风门挡板；所述第一弧形风道承重墙的第一弧形挡风端和所述第二弧形风道承重墙的第二弧形挡风端靠近所述第一进风口处均设有一用于控制进风量的可活动第三风门挡板。

所述风道发电机组之间中心纵向均设有一风道隔离承重墙。

所述聚风塔具有若干贯穿设于所述聚风层中间位置的用于将若干所述聚风层聚集的风力进行发电的核心发电机组。

所述核心发电机组沿着所述聚风塔圆柱形轴向由外向内依次具有一用于将风能转化为机械能的第一风力涡轮机组、一与所述第一风力涡轮机组配合作用的第一机组发电模块，和一将所述第一风力涡轮机组进行导流处理的风力导流墙。

所述核心发电机组还具有一设于所述第一风力涡轮机组外表面的左旋右旋零角度风道。

所述聚风塔上表面具有设有一雨水收集净化利用系统和一光伏发电系统。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的弧形风道大功率风力发电系统，通过在现有的垂直轴风力发电系统的聚风塔中心位置固设核心发电机组，将若干聚风层聚集进来的风进行发电，增加大于50％的助推力，总助推力达到90％，高于现有的50％。同时，分别通过第一半环形风道和第二半环形风道互相配合作用，使得进风量更充分，以及风道发电机组进行升级，产生大于5％的助推力，有效地提高了风力发电效率。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本发明弧形风道大功率风力发电系统的聚风层结构示意图；

图2为本发明弧形风道大功率风力发电系统的聚风层局部放大结构示意图；

图3为本发明弧形风道大功率风力发电系统的风道发电机组结构示意图；

图4为本发明弧形风道大功率风力发电系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图4，对本发明的弧形风道大功率风力发电系统进行详细的说明。

如图4所示，本实施例的弧形风道大功率风力发电系统，具有垂直设置的圆柱形聚风塔10，聚风塔10具有若干彼此水平设置的聚风层11，和贯穿设于若干聚风层11中间位置的用于将若干聚风层11聚集的风力进行发电的核心发电机组12。一实施例中，核心区的核心发电机组12为100万千瓦/台。

如图1和图2所示，聚风层11具有若干沿着与聚风塔10圆柱形轴向均匀设置的第一弧形风道承重墙13。第一弧形风道承重墙13靠近聚风塔10外围的一端之间设有第二弧形风道承重墙14。第一弧形风道承重墙13、第二弧形风道承重墙14为顺时针旋转方向的弧形风道承重墙或逆时针旋转方向的弧形风道承重墙，且第一弧形风道承重墙13、第二弧形风道承重墙14有足够的厚度，从而解决1250米高度处的承重问题、大跨度张力问题、及风速过大引发的空间震荡问题等。第一弧形风道承重墙13与第二弧形风道承重墙14的弧形结构能够更好地将聚风层11外围的风引入聚风塔10。第一弧形风道承重墙13具有靠近聚风塔10外围的第一弧形挡风端131和与第一弧形挡风端131一体成型的第一承重墙主体132。第二弧形风道承重墙14具有靠近聚风塔10外围的第二弧形挡风端141和与第二弧形挡风端141一体成型的第二承重墙主体142。第一弧形风道承重墙13与第二弧形风道承重墙14之间具有由若干连续半环形组成的第一半环形风道15，第一弧形风道承重墙13远离聚风塔10外围一端之间具有由若干连续半环形组成的第二半环形风道16。第一半环形风道15和第二半环形风道16内均匀设有若干风道发电机组17，用于对流经第一半环形风道15和第二半环形风道16的风进行加速升级。风道发电机组17之间中心轴向均设有风道隔离承重墙18。如图3所示，风道发电机组17由外向内依次设有第一风力涡轮机组171和与第一风力涡轮机组171配合作用的第一机组发电模块172。第一机组发电模块172内沿着第一半环形风道15、第二半环形风道16方向具有二机组内风道173；二机组内风道173之间固设有机组导流主承重墙174，二机组内风道173与第一机组发电模块172之间分别设有导流副承重墙175。二机组内风道173内均设有用于对流经风道发电机组17的风进行导流的风道导流墙176。经过聚风层11的风可以经过风道发电机组17的二机组内风道173，以及风道发电机组17与第一半环形风道15和第二半环形风道16的间隙。第一弧形风道承重墙13的第一弧形挡风端131和第二弧形风道承重墙14的第二弧形挡风端141之间具有用于聚集聚风塔10外围风的第一进风口19，将经由第一进风口19聚集的风排出第一半环形风道15的第一出风口110，将第一出风口110排出的风聚集到第二半环形风道16的第二进风口111和将经由第二进风口111聚集的风排出第二半环形风道16的第二出风口112。第一半环形风道16的第一进风口19与第一出风口110均设有与风道发电机组17保持一定距离设置的第一风门挡板113。第二半环形风道16的第二进风口111与第二出风口112均设有与风道发电机组17保持一定距离设置的第二风门挡板114。第一弧形风道承重墙13的第一弧形挡风端131和第二弧形风道承重墙14的第二弧形挡风端141靠近第一进风口19处均设有用于控制进风量的可活动第三风门挡板115。一实施例中，第三风门挡板115为8～10m宽度的第三风门挡板115，可根据实际需求，将第三风门挡板115调整至最佳进风角度，以获得最大的进风量。

核心发电机组12沿着聚风塔10圆柱形轴向由外向内依次具有左旋右旋零角度风道121，用于将风能转化为机械能的第二风力涡轮机组122、与第二风力涡轮机组122配合作用的第二机组发电模块123，将经过第二风力涡轮机组122的风进行导流处理的风力导流墙124。

一实施例中，风道发电机组17的第一风力涡轮机组171、核心发电机组12的第二风力涡轮机组122均采用高强纤维织物旋翼叶片，减少了高速气流吹过时产生的噪声，减轻噪声污染。

聚风塔10上表面还具有设有雨水收集净化利用系统20和光伏发电系统30。光伏发电系统30用于将接收到的太阳能转化成电能进行发电。

当聚风塔10外围的风力达到6级的风经由第一进风口19进入聚风层11，经由风道发电机组15的作用，风力数秒内迅速升级，可达到9级(27m/s)～13级(39m/s)。其中，半环形风道14使得风道发电机组15涡轮半径的受风率从25％提升至40％左右，核心发电机组12的第一风力涡轮机组171的涡轮半径内风道设计整体的受风率增加5％左右，整体达到45％。产生的剩余电力可以通过电解水法转化为液氢或液氧，或其他物质。

一实施例中，设聚风塔10直径2988m、高度1250m，聚风层11为50层，每层设有一台具有100万千瓦/台风力发电机组122的核心发电机组12，80台2.2万千瓦/台的风道发电机组15。计算如下:

核心发电机组12年发电量:100万千瓦/台*50台*5000小时＝5000万千瓦/2500亿千瓦时；风道发电机组15累积年发电量：2.2万千瓦/台*80台*50层*0.9*5000小时＝8800万千瓦/3960亿千瓦时；整体装机容量年发电量：1.38亿千瓦/6460亿千瓦时；其中，核心发电机组12处的风力可达15级(45m/s)以上，有效受风动能达到6000～7000吨/台。核心发电机组12上表面固设的光伏发电系统30面积达680万m2。

本发明弧形风道大功率风力发电系统的工作原理为：

本发明的弧形风道大功率风力发电系统，通过聚风层11的第一进风口19聚集聚风塔10外围风，风先经过第一弧形风道承重墙13与第二弧形风道承重墙14之间的第一半环形风道15，经由第一半环形风道15内的若干风道发电机组17对吹入的风进行加速升级，再经由第一弧形风道承重墙13之间的第二半环形风道16内的若干风道发电机组17对吹入的风进行进一步加速升级；从第二半环形风道16的第二出风口112吹出的风通入核心发电机组12的第二风力涡轮机组122，并经由第二机组发电模块123进行将第二风力涡轮机组122的机械能转化为电能。进而，经由核心发电机组12的风力导流墙124具有将第二风力涡轮机组122的风进行导流处理。

以上详细描述了本发明的各较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。