一种聚风发电装置及一种风电坝的制作方法
【专利摘要】一种聚风发电装置，聚风筒里至少安装两台风机，所设风机均对应设有进风道，喇叭口进风使前面一台风机转动发电的风能余量因有密封的筒体而不会散失浪费，可汇入另一条进风道的风使后面一台风机转动发电，所捕获的风能比平轴风机或垂直轴风机及现有聚风发电装置均可更高效利用。一种风电坝，以本发明聚风发电装置并列或重叠固定设置于框架结构上构成，可将风电坝面积内的全部风能捕获利用，最大限度地捕获并利用风场的风能，从而最大程度地提高风场的装机容量和发电量。
【专利说明】—种聚风发电装置及一种风电坝
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及风力发电技术设备，尤其涉及一种聚风发电装置及一种设于风场可高效利用风能的风电坝。
【背景技术】
[0002]现有风场一般设置平轴风机或垂直轴风机发电，相邻风机的设置前后左右要留出较大间距，要浪费风场的很多风能；风叶扫风面积的风能不能充分利用，平均只利用所捕获风能不到一半，风机利用后的风能余量不但基本是散失掉了，而且往往还会造成乱风，影响相邻风机利用风能。因此，现有风电场占地面积很大，捕风面积却较小，风能的利用率较低；风场建设投资很大，但装机容量和发电量却较小。
[0003]根据流体力学原理，利用聚风装置可提高风能的利用率，但目前聚风发电一般是单聚风筒单机式的，进风使风机转动发电后的风能余量均未再利用。如《广口聚风密封轮斗式风力发电机组系列》(专利申请号:200510072116.7)，设一个喇叭口引风筒聚风，出风口设风机。为捕获更多风能，该“广口聚风器”甚至建成高度达300至500米，但风能余量也是没有再利用而散失掉了。因此现有聚风发电风能的利用还没有达到最高效，主要是还没有该风能余量再利用的技术设备。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服平轴风机或垂直轴风机及现有聚风发电装置风能捕获量少、利用率低的缺陷，提供一种可最大程度地捕获风能并提高风能利用率的聚风发电装置及一种风电坝。
[0005]本发明提供的聚风发电装置技术方案一:聚风筒至少由两个喇叭口聚风筒组合而成，它们前后排列，前一个喇叭口聚风筒的后部一段伸入后一个喇叭口聚风筒内，它们的中心点对准固定设置，前一个喇叭口聚风筒后部一段的外壁与后一个喇叭口聚风筒的内壁间隔构成后一个喇叭口聚风筒的进风道，两个喇叭口聚风筒里分别安装着风力发电机(以下简称为“风机”)，前一个喇叭口聚风筒的进风使风机转动后的风能余量可汇入后一个喇叭口聚风筒进风道的进风使风机转动发电。
[0006]本发明提供的聚风发电装置技术方案二:聚风筒至少设两个相同朝向的喇叭口，一个喇叭口设在聚风筒的一头，一个喇叭口设在聚风筒的中间位置；聚风筒中间位置的喇叭口根部设从聚风筒外壁向内壁斜穿的孔为进风道；在聚风筒里至少设两台风机于孔的前后；聚风筒一头的喇叭口进风使前一台风机转动发电后的风能余量可汇入孔的进风使后一台风机转动发电。
[0007]或聚风筒两边分别设一对不同朝向的喇叭口 ；设于聚风筒中间位置的两个喇叭口根部设从聚风筒外壁向内壁斜穿的孔为进风道；在聚风筒里，两个喇叭口根部孔的前面和后面设置风机，中间设帘子，不同风季当一个风向的进风掀起帘子时，可将其后的孔盖住而不至于漏风；进风向喇叭口的进风使前一台风机转动发电后的风能余量可汇入进风孔的风使后一台风机转动发电。
[0008]本发明提供的聚风发电装置技术方案三:聚风筒的一头为喇叭口，聚风筒的一段筒体整个周围或某些部分为双层结构，双层的间隔构成进风道；聚风筒里至少设两台风机，进风道的相应出风口设在后一台风机的风叶前，喇叭口的进风使前一台风机转动发电后的风能余量可汇入进风道出风口的风使后一台风机转动发电。
[0009]或聚风筒的两头均为喇叭口，聚风筒的一段筒体整个周围或某些部分为双层结构，双层的间隔构成进风向不同、相互错开排列的进风道；聚风筒里至少设两台风力发电机；进风道的出风口设在相应方向的后面一台风机前，喇叭口的进风使前一台风机转动发电后的风能余量可汇入进风道出风口的风使后一台风机转动发电。
[0010]本发明提供的利用本发明聚风发电装置高效利用风场风能的风电坝的技术方案:在风场建设框架结构，将本发明所述的聚风发电装置并列或重叠固定设置于框架结构上，构成聚风发电装置聚集组合的、可将其设置于风场面积内的风能全部捕获高效用于发电的风电坝。
[0011]本发明的有益效果:(1)可最大限度提高风能的利用率。平轴风机或垂直轴风机、现有聚风发电的单筒单机式，风机发电时风能余量均没能/有再利用。本发明聚风筒至少设两台风机，每台风机均有进风道，大的一条进风道使前面一台风机转动发电后，风能余量由于有筒体不会散失掉，可汇入小的一条进风道的进风使后面一台风机转动发电，聚风筒捕获的风能得到充分、高效的利用。(2)建造“风电坝”，风场变成“风电厂”，风场的捕风面积可最大限度地扩大。竖向而言:聚风筒重叠设置可比现有平轴风机捕风的高度更高，可最大限度地捕获风场高处的优质风能；横向而言:设置平轴风机或垂直轴风机间距的风能均可一概捕获，即“风电坝”面积内的风能可全部捕获，并可得到充分、高效利用。(3)具有大角度捕风和双向捕风功能。喇叭口可设置导风叶，能大角度范围将风能导入聚风筒内用于发电；两头均设成喇叭口的聚风筒，可在不同风季捕获利用不同方向的风能，如夏季可捕获东南风，冬季可捕获西北风。(4) “风电坝”占地少，节约大量土地。聚风筒长约20-30米，即“风电坝”占地只须其宽度乘以聚风筒长度的面积，同样装机容量，占地还不要平轴风机或垂直轴风机风场的1/10-20。(5)同样风场装机容量和发电量大。由于占地少、聚风并利用了风能余量，风场建造“风电坝”装机容量可比设平轴风机或垂直轴风机提高多倍。如平轴风机1000千瓦需要约2200平方米扫风面积，而使风机转动发电实际上只利用扫风面积风能的约1/3。本发明聚风发电装置至少有两条进风道及至少设两台风机于聚风筒内，聚风且风能余量不会浪费，可汇入另一条进风道的进风使另一台相应功率的风机转动发电，同样风场装机容量和发电量均可得到提高。(6)入网电流稳定。聚风发电装置有利设置相关装置，控制风机在各种情况下都能正常发电，如大风(台风)或低于额定风速时都不必停机，能保持额定功率发电和稳定的上网电流。(7)投资少。框架结构以钢筋混凝土建造，聚风筒以钢筋混凝土或塑料等材料制造或预制构件组装，制造成本低；风场占地少，节约了大量土地即相应减少了投资。
[0012]本发明聚风发电装置及风电坝有利开发利用占风能大多数的中、低风速资源；有利分散式并网风电的开发，在很多地方可实现建设国家大力推进的大型风电基地。风电成本将大大降低，产量将会大幅度提高，风电有望成为主要电能，从而节约大量煤、燃油、天然气等不可再生能源，减少碳排放。[0013](四)【专利附图】
【附图说明】
图1为双筒双机风能余量可再利用聚风发电装置剖视示意图 图2为单筒双机风能余量可再利用聚风发电装置剖视示意图 图3为双向喇叭口单筒双机风能余量可再利用聚风发电装置剖视示意图 图4为单筒夹层进风道双机风能余量可再利用聚风发电装置剖视示意图 图5为单筒夹层进风道双垂直轴风机风能余量可再利用聚风发电装置剖视示意图 图6为双向喇叭口单筒夹层进风道双机风能余量可再利用聚风发电装置剖视示意图 (五)【具体实施方式】 实施例一:
图1中，聚风筒I由聚风筒11和聚风筒12前后排列构成，聚风筒12可比聚风筒11适当大些；聚风筒11后部一段伸入聚风筒12内，它们的中心点对齐固定设置；聚风筒11后部一段的外壁与聚风筒12内壁的间隔构成聚风筒12的进风道13。聚风筒11和聚风筒12安装着风机14和15，构成聚风发电装置。聚风筒11的进风使风机14转动发电后，因筒体密封其风能余量不会散失浪费掉，可汇入聚风筒12的进风道13的进风使风机15转动发电，风能余量得到再利用，高效利用风能，从而最大程度地提高所捕到风能的利用率。
[0014]在风机前可设置近似锥形的装置16，或将风机14和15的主机头部设成锥头形或近似半椭圆形的，以使风道再成渐缩形，进一步提高风速并把风能集中到风机的力矩处。
[0015]聚风筒11或设门17，用以泄风或维修保养聚风发电装置时工作人员进出。门17设智能装置控制，风力在一定程度可自动开关。在聚风筒11的喇叭口可设置若干扇垂直式导风叶，导风叶被来风吹动会转动变化角度，能大角度范围将风能导入聚风筒内利用。
[0016]实施例二:
图2中，聚风筒2设两个相同朝向的喇叭口 21和22，聚风筒2的一头设喇叭口 21，中间位置设喇叭口 22。喇叭口 22根部从聚风筒外壁向内壁设斜穿的孔23为进风道，孔23的前后设置风机14和15。喇叭口 21的进风使风机14转动发电后，因筒体密封其风能余量不会散失浪费掉，可汇入喇叭口 22的孔23的进风使风机15转动发电。
[0017]或设聚风筒3 (见图3)的两头各设两个相同朝向的喇叭口 31和32与喇叭口 33和34 ;设于中间位置的喇叭口 32和34的根部设从聚风筒外壁向内壁斜穿的孔23为进风道；在聚风筒里，孔23的前后设置风机14和15 ;两个喇叭口根部的孔23的中间设帘子35，其作用是当一个风向的进风掀起帘子35时可将其后的孔23盖住而不至于漏风，喇叭口 31或32纳入的风使风机14或15转动发电，其风能余量不至于漏失，可与喇叭口 32或31的进风汇集在一起使风机15或14转动发电。
[0018]聚风筒3具有不同风季不同方向均可纳风发电的功能，因此风机14和15的风叶构造应为相对方向进风均可使风机转动发电，如夏季东南风，由喇叭口 31和32纳入风能发电；冬季西北风，由喇叭口 33和34纳入风能发电。喇叭口 31的进风使风机14转动发电后，因筒体密封其风能余量不会散失掉，可汇入孔23的进风使风机15转动发电；喇叭口 33的进风使风机15转动发电后，其风能余量不会散失浪费掉，可汇入孔23的进风使风机14转动发电。
[0019]在聚风筒2和3，可在风机14和15前后分别设置近似锥形的装置16或/和近似橄榄形的装置36，或将风机14和15的主机头部设成锥头形或近似半椭圆形的，以使进风道再次成为渐缩形，从而提高风速并把风能集中到风机叶片的力矩处，高效利用风能，最大程度地提高风能的利用率。
[0020]聚风筒21和聚风筒31或设门17，用以泄风或维修保养聚风发电装置时工作人员进出。门17设智能装置控制，风力大或小在一定程度时可自动开或关。在聚风筒2或3的喇叭口可设置若干扇垂直式导风叶，导风叶被来风吹动会转动变化角度，能大角度范围将风能导入聚风筒内利用。
[0021]实施例三:
图4或5中，聚风筒4或5—头设喇叭口 41或51，聚风筒4或5的一段筒体整个周围或某些部分为双层结构，双层的间隔构成进风道42或52 ;聚风筒里至少设两台风机14和15，进风道42或52的出风口 43或53设在风机15前。这种结构，喇叭口 41或51的进风使风机14转动发电后的风能余量因筒体密封不会散失掉，可汇入进风道42或52的出风口43或53使风机15转动发电。
[0022]聚风筒4或5或设门17，用以泄风或维修保养聚风发电装置时工作人员进出。门17设智能装置控制，风力大或小在一定程度时可自动开或关。
[0023]聚风筒4所设风机14和15前设置近似锥形的装置16，或将风机14和15的主机头部设成锥头形或近似半椭圆形的，以把风能集中到风叶的力矩处，有效利用风能，最大程度地提高风能的利用率。在聚风筒4或5的喇叭口 41或51，或设置若干扇垂直式导风叶，导风叶被来风吹动会转动变化角度，能大角度范围将风能导入聚风筒内利用。
[0024]聚风筒6 (见图6)的两头分别设喇叭口 61和62，聚风筒的一段筒体整个周围或某些部分为双层结构，双层的间隔构成喇叭口 61和62进风方向不同、相互错开排列的进风道63和64。在聚风筒6里设风机14和15，进风道63和64的出风口 65和66分别设在风机15和14的风叶前，进风道63或64的进风在出风口冲击风叶使风机转动发电。风力吹动风机14或15，其风能还有相当的余量由于有筒体而不会散失掉，余量可汇入进风道63或64的出风口 65或66的风使风机15或14转动发电。
[0025]聚风筒6具有不同风季不同方向均可纳风发电的功能，因此风机14和15的风叶构造应为相对方向进风均可使风机转动发电，如夏季东南风，由喇叭口 61纳入风能发电；冬季西北风，由喇叭口 62纳入风能发电。
[0026]在聚风筒6的风机14和15前后可分别设置近似锥形的装置16或/和近似橄榄形的装置36，或将风机14和15的主机头部设成锥头形或近似半椭圆形的，以把相应方向的风能集中到风机风叶的力矩处，有效利用风能，最大程度地提高风能的利用率。
[0027]聚风筒6或设门17，用以泄风或维修保养聚风发电装置时工作人员进出。门17设智能装置控制，风力在一定程度可自动开关。聚风筒6的喇叭口 61或62或设置若干扇垂直式导风叶，导风叶被来风吹动会转动变化角度，能大角度范围将风能导入聚风筒内利用。
【权利要求】
1.一种聚风发电装置，由聚风筒与风机组成，其特征在于:聚风筒(I)至少由两个喇叭口聚风筒(11)和(12)组合而成，它们前后排列，喇叭口聚风筒(11)的后部一段伸入喇叭口聚风筒(12)内，它们的中心点对准固定设置；喇叭口聚风筒(11)后部一段的外壁与喇叭口聚风筒(12)的内壁间隔构成喇叭口聚风筒(12)的进风道(13);喇叭口聚风筒(11)和(12)里分别安装着风机(14)和(15)，喇叭口聚风筒(11)的进风使风机(14)转动发电后的风能余量可汇入喇叭口聚风筒(12)的进风道(13)的进风使风机(15)转动发电。
2.按照权利要求1所述的聚风发电装置，其特征在于:在风机(14)和(15)的前面或设置近似锥形的装置(16)，或将风机(14)和(15)的主机头部设成锥头形或近似半椭圆形的。
3.按照权利要求1所述的聚风发电装置，其特征在于:聚风筒(11)或(12)或设门(17 )，喇叭口( 11)或设置导风叶。
4.一种聚风发电装置，由聚风筒与风机组成，其特征在于:聚风筒(2)至少设一对相同朝向的喇叭口( 21)和(22 )，喇叭口( 21)设在聚风筒的一头，喇叭口( 22 )设在聚风筒的中间位置；喇叭口(22)的根部设从聚风筒外壁向内壁斜穿的孔(23);在聚风筒里孔(23)的前后设置风机(14)和(15)，喇叭口(21)的进风使风机(14)转动发电后的风能余量可汇入孔(23)的进风使风机(15)转动发电； 或聚风筒(3)两边分别设一对不同朝向的喇叭口(31)和(32)与(33)和(34);设于聚风筒中间位置的喇叭口(32)和(34)的根部设从聚风筒外壁向内壁斜穿的孔(23);在聚风筒里孔(23)的前面和后面设置风机(14)和(15),两个喇口八口根部的孔的间隔中设帘子(35),不同风季当一个风向的进风掀起帘子(35)时可将其后的孔(23)盖住而不至于漏风；喇叭口(31)或喇叭口(33)的进风使风机(14)或(15)转动发电后的风能余量可汇入进风的孔(23)的进风使风机(15)或(14)转动发电。
5.按照权利要求4所述的聚风发电装置，其特征在于风机(14)和(15)前后或设近似锥形的装置(16)或/和近似橄榄形的装置(36);或将风机(14)和(15)的主机头部设成锥头形或近似半椭圆形的。
6.按照权利要4所述的聚风发电装置，其特征在于:聚风筒(2)或(3)或设门(17);喇叭口(21)或(31)或(33)或设置导风叶。
7.一种聚风发电装置，由聚风筒与风机组成，其特征在于:聚风筒(4)或(5)的一头为喇叭口(41)或(51)，聚风筒(4)或(5)的一段筒体整个周围或某些部分为双层结构，双层中的间隔构成进风道(42)或(52);聚风筒里至少设两台风机(14)和(15)，进风道(42)或(52)的相应出风口(43)或(53)设在风机(15)的风叶前，喇叭口(41)或(51)的进风使风机(14 )转动发电后的风能余量可汇入进风道(42 )或(52 )的出风口( 43 )或(53 )的风使风机(15)转动发电； 或聚风筒(6 )的两头设喇叭口( 61)和(62 )，聚风筒(6 )的一段筒体整个周围或某些部分为双层结构，双层的间隔构成进风向不同、相互错开排列的进风道(63)和(64);聚风筒(6)里至少设两台风机(14)和(15);进风道(63)和(64)的出风口(65)和(66)设在相应方向的后面一台风机(15)或(14)的风叶前，喇叭口(61)或(62)的进风使风机(14)或(15)转动发电后的风能余量可汇入进风道(63 )和(64)的出风口( 65 )或(66 )的风使风机(15 )或(14)转动发电。
8.按照权利要求7所述的聚风发电装置，其特征在于:风机(14)或(15)的前后或设有近似锥形的装置(16)或/和近似橄榄形的装置(36)，或将风机(14)和(15)的主机头部设成锥头形或近似半椭圆形的。
9.按照权利要求7所述的聚风发电装置，其特征在于:聚风筒(4)或(5)或(6)或设门(17);喇叭口(41)或(51)或(61)或(62)或设置导风叶。
10.一种风电坝，其特征在于:在风场建设框架结构，本发明权利要求1或4或7所述的聚风发电 装置并列或重叠固定设置于框架结构上，构成聚风发电装置聚集组合的、可将其设置于风场面积内的风能全部捕获高效用于发电的风电坝。
【文档编号】F03D9/00GK103835873SQ201210484242
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月26日 优先权日:2012年11月26日
【发明者】黄宝文, 黄郑隽 申请人:黄宝文