大功率垂直轴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，尤其涉及一种大功率垂直轴风力发电系统。

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。在风力发电机组外周设置半环形风道，可以使来风仅从半环形的一侧穿过，另一侧的风较弱，因而不会产生反面旋翼涡流的牵扯反作用力，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。

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大功率垂直轴风力发电系统。

实现上述目的的技术方案是：

本发明的具有大功率垂直轴风力发电系统，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，所述聚风层中间位置固设有一用于将所述聚风层聚集的风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，和一将经过所述第一风力涡轮机组的风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。

所述聚风层具有若干沿着与所述聚风塔圆柱形轴向均匀设置的弧形风道承重墙。

所述弧形风道承重墙具有一靠近所述聚风塔外围的弧形挡风端和一与所述弧形挡风端一体成型的承重墙主体。

二所述弧形风道承重墙的承重墙主体之间分别具有一由若干连续半环形组成的风道，二所述风道内均匀设有若干风道发电机组；所述风道发电机组之间均设有一风道隔离承重墙。

所述风道发电机组由外向内依次设有一第二风力涡轮机组和一与所述第二风力涡轮机组配合作用的第二机组发电模块；所述第二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二机组发电模块之间分别设有一导流副承重墙；所述二机组内风道内均设有一风道导流墙。

所述弧形风道承重墙的弧形挡风端之间具有一用于聚集所述聚风塔外围风的进风口，所述弧形风道承重墙的承重墙主体远离所述进风口的一端之间具有一将经由所述进风口聚集的风排出所述风道的出风口。

所述风道发电机组靠近所述进风口和所述出风口处分别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；所述弧形风道承重墙的弧形挡风端靠近所述进风口一端设有一用于控制进风量的可活动第二风门挡板。

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：

本发明的大功率垂直轴风力发电系统，通过在现有的垂直轴风力发电系统的聚风塔中间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，通过进风口处的弧形风道承重墙与弧形挡风端的可活动第二风门挡板等的配合作用，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为本发明大功率垂直轴风力发电系统的聚风层结构示意图；

图2为本发明大功率垂直轴风力发电系统的风道发电机组结构示意图；

图3为本发明大功率垂直轴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3，对本发明的大功率垂直轴风力发电系统进行详细的说明。

如图3所示，本实施例的大功率垂直轴风力发电系统，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。若干聚风层11之间彼此相互独立设置。聚风层11中间位置贯穿设有用于将该聚风层11聚集的风进行发电的核心发电机组12。一实施例中，核心发电机组12为30万千瓦～80万千瓦/台。风道机组小于5万千瓦。

如图1所示，聚风层11还具有若干沿着聚风塔10圆柱形轴向均匀设置的弧形风道承重墙13。弧形风道承重墙13的弧形结构能更好的使得外围的风进入聚风塔10。一实施例中，弧形风道承重墙13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。弧形风道承重墙13为顺时针旋转方向的弧形风道承重墙13或逆时针旋转方向的弧形风道承重墙13。弧形风道承重墙13具有靠近聚风塔10外围的弧形挡风端131和与弧形挡风端131一体成型的承重墙主体132。弧形风道承重墙13的弧形挡风端131之间均具有由若干连续半环形组成的半环形风道14，半环形风道14内均匀设有若干风道发电机组15，用于将流经半环形风道14的风力进行加速升级。若干风道发电机组15受风风力级别有外至内逐渐增强。如图2所示，风道发电机组15由外向内依次设有第二风力涡轮机组151和与第二风力涡轮机组151配合作用的第二机组发电模块152，第二机组发电模块152内沿着风道14方向具有二机组内风道153。二机组内风道153之间固设有机组导流主承重墙154，二机组内风道153与第二机组发电模块152之间分别设有导流副承重墙155。二机组内风道153内分别设有风道导流墙156，用于对风道发电机组15内的风进行导流。两风道发电机组15之间均设有风道隔离承重墙16。弧形风道承重墙13的弧形挡风端131之间具有用于聚集聚风塔10外围风的进风口17，弧形风道承重墙13的承重墙主体132远离进风口17的一端之间具有将经由进风口17聚集的风排出风道14的出风口18。风道发电机组15靠近进风口17和出风口18处分别设有与风道发电机组15保持一定距离设置的第一风门挡板19，用于实现所在风道14的关闭或打开。弧形风道承重墙13的弧形挡风端131靠近进风口17一端设有用于控制进风量的可活动第二风门挡板110。一实施例中，第二风门挡板110为8～10m宽度的第二风门挡板110，可根据实际需求，将第二风门挡板110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一风力涡轮机组122、与第一风力涡轮机组122配合作用的第一机组发电模块123，和将经过第一风力涡轮机组122的风进行导流处理的风力导流墙124。

一实施例中，核心发电机组12的第一风力涡轮机组122、风道发电机组15的第二风力涡轮机组151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。

当聚风塔10外围的风力达到6级的风经由进风口17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111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。

聚风塔10上表面具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。

一实施例中，当弧形风道承重墙13为沿顺(逆)时针旋转方向的弧形风道承重墙13时，第一风力涡轮机组122、第二风力涡轮机组151均为逆(顺)时针旋转的风力涡轮机组；当弧形风道承重墙13为沿逆(顺)时针旋转方向的弧形风道承重墙13时，第一风力涡轮机组122、第二风力涡轮机组151均为顺(逆)时针旋转的风力涡轮机组。

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。

本发明大功率垂直轴风力发电系统的工作原理为：

本发明的大功率垂直轴风力发电系统，通过聚风层11的进风口17聚集聚风塔10外围风，可根据实际需求，将第二风门挡板18调整至最佳进风角度，以获得最大的进风量；风经由弧形风道承重墙13之间设有的风道14贯穿，带动风道14内均匀设有的若干风道发电机组15进行转发电，有效地提高了风力发电效率；

风经由出风口18进入半环形风道14内，通过风道发电机组15第一风力涡轮机组111将风能转换为机械能，并经由第一机组发电模块112将第一风力涡轮机组111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121将经过第一风力涡轮机组111的风进行导流处理，通过风力发电机组122配合作用进行发电，有效地提高了风力发电效率。

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。