一种大型风能发电集成铁塔系统的制作方法

本实用新型属于能源工程设施设备领域，具体涉及一种大型风能发电集成 铁塔系统。

背景技术：

2016年11月，国家能源局印发《风电发展“十三五”规划》，到2020年， “三北”地区在基本解决弃风问题的基础上，通过促进就地消纳和利用现有通 道外送，新增风电并网装机容量3500万千瓦左右，累计并网容量达到1.35亿 千瓦左右。相关省(区、市)在风电利用小时数未达到最低保障性收购小时数之 前，并网规模不宜突破规划确定的发展目标。

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨 大，全球的风能约为2.74×10^9MW，其中可利用的风能为2×10^7MW，比地球 上可开发利用的水能总量还要大10倍。

风是没有公害的能源之一，而且它取之不尽，用之不竭。对于缺水、缺燃 料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力 发电，非常适合，大有可为。海上风电是可再生能源发展的重要领域，是推动 风电技术进步和产业升级的重要力量，是促进能源结构调整的重要措施。我国 海上风能资源丰富，加快海上风电项目建设，对于促进沿海地区治理大气雾霾、 调整能源结构和转变经济发展方式具有重要意义。

国家能源局2015年9月21日发布数据显示，到2015年7月底，纳入海上风电开发建设方案的项目已建成投产2个、装机容量6.1万千瓦，核准在建9 个、装机容量170.2万千瓦，核准待建6个，装机容量154万千瓦。这与2014 年末国家能源局《全国海上风电开发建设方案(2014-2016)》规划的总装机容量1053万千瓦的44个项目相距甚远。为此，国家能源局要求，进一步做好海上风电开发建设工作，加快推动海上风电发展。

由于建设铁塔需要一部分钢材，同时可为钢铁去产能发挥部分作用。同时为解决目前全球经济低潮，市场萎靡不振的严重状况。

能源动力是国家经济发展的心脏，缺乏动力，经济不可能得到高速发展，唯有解决动力难题，降低企业生产成本，中国经济才可能领先世界。

从马车到发明汽车、火车到高铁，每一次大型科技进步都将促进人类发展。该新型大型风能发电集成铁塔系统也将成为人类开发清洁能源的重大进步，以及载入史册。

与本发明相关的现有技术

1.风电厂分散式风能发电机组；

2.水力发电；

3.火电厂发电；

4.家庭风能发电；

5.太阳能光伏发电。

与现有技术的缺点

(1)风电厂分散式风能发电机组的缺点：由于风能都处于交通不便的野外，安装单台风电机组需要在大面积范围内到处分散安装，安装地点分散不集中，配套交通等设施复杂。发电机组也无法共享共用设备。

(2)水利发电，可以用资源有限，同时涉及人员迁移，破坏土地资源、农田植被和森林。

(3)火力发电：排污大，污染严重。需要消耗大量燃煤资源。

(4)家庭风力发电：发电量太小，仅能满足单个家庭用电。

(5)太阳能光伏发电：生产光伏设备有一定的辐射污染。

技术实现要素：

为了解决上述存在的问题，本实用新型提供一种大型风能发电集成铁塔系统。大型风能发电集成铁塔系统可系统解决中国未来全国用电的专业技术解决方案，发电效率高，相对投资成本少，无污染的清洁能源，全国风能资源非常丰富，海边，平原，高山，北方草原储存着大量风能资源，即使安装1000座大型风能发电集成铁塔系统，也仅仅使用不到10％的风力资源。世界最高楼800 多m，超高铁塔呈空心框架结构，承重比高楼低，外加装固定防倒钢丝绳，以现有钢铁焊接技术完全可以实现，且成本不高。只要风力资源丰富的地区都可以建造，区域没有限制。特别是大型沿海城市，无人居住的海岛，风力资源丰富，可减少输电线路的配套设施投入和输电浪费，在保障安全生产的前提下，也将成为一大人文观景景观。

本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种大型风能发电集成铁塔系统，包括大型风能发电集成铁塔系统超高空主塔钢结构立体、副塔钢结构体立体、塔基、塔墩、塔柱、三角形支撑架、塔层铁支架、玻璃钢格栅、主塔椭圆扇环形塔层1、椭圆形塔层2、椭圆形塔层3、……椭圆形塔层100，副塔椭圆扇环形塔层1、椭圆形塔层2、椭圆形塔层3、……椭圆形塔层50，超大功率垂直轴风能发电机。其特征在于：所述大型风能发电集成铁塔系统为一座主塔置于中心，高度1000m，所述四座副塔以正方形四个角上与主塔等距置于主塔四周，所述四座副塔高度分别为500m：所述大型风能发电集成铁塔系统为五座竖直放置的空心椭圆柱环形框架钢结构立体：所述大型风能发电集成铁塔系统塔基为地下打桩钢筋混凝土基面为长方形立体，所述大型风能发电集成铁塔系统塔墩、塔基、塔柱底部结合为一体：塔墩在塔基上面钢筋混凝土浇灌，所述塔墩分为内圈和外圈，分别等距按照椭圆形分布在内外两圈椭圆周线上，所述主塔椭圆周线上内外两圈分别等距钢筋混凝土浇灌32个塔墩，主塔椭圆形外圈大小为长160m，宽100m；再从外椭圆周线上最长2个端点处向外水平直线延伸分别等距浇灌10个塔墩，向外延伸长度各自为60米；所述主塔内圈钢筋混凝土浇灌32个塔墩，主塔椭圆内圈大小为长148m，宽88m。所述主塔内圈钢筋混凝土浇灌32个塔墩；所述主塔塔柱500米以下部分采用钢管加钢筋混凝土浇灌，分别垂直竖立浇灌在两圈椭圆周线上每个塔墩内；500米以上使用64根大型号钢管；所述副塔椭圆周线上内外两圈分别等距钢筋混凝土浇灌16个塔墩，所述四座副塔椭圆形外圈大小分别为长80m，宽50m；四座副塔椭圆内圈大小分别为长68m，宽38m；所述主塔塔柱为32根大型号钢管分别垂直竖立浇灌在两圈椭圆周线上每个塔墩内；所述主塔塔柱从下往上逐渐减小钢管直径壁厚型号，600m以下钢管内采用灌注水泥砂浆防腐剂处理，以增加塔柱承重抗压抗软化能力，在塔柱之间按照三角形状以钢套、钢栓加焊接安装支撑架，所述主塔和副塔在塔柱上每间隔等距高度焊接塔层平面，所述塔层用铁架在等距高度横截面上以钢套钢栓加焊接固定在塔柱上，水平支架以钢套钢栓加焊接固定连接内外圈塔柱，并向塔柱外悬空延伸檐角；并在檐角平面外端下面以钢套钢栓加焊接支撑架，支撑架固定在外层塔柱上，并沿铁塔椭圆最长的两个端点分别水平延伸多根塔柱，并在塔柱上焊接塔层，下端双面加支撑铁架，以便从迎风横截面单面增加风力发电机组；所述塔层横截面铁架构成椭圆扇形环状网状平面，两侧延伸部分呈鱼翅形；在铁架网状平面上依据玻璃钢格栅承重尺寸焊接槽型卡，在槽型卡内面铺设固定玻璃钢格栅作为人员工作平台，所述大型风能发电集成铁塔系统铁件部分喷刷防锈漆，并每年度做防锈维护保养，所述大型风能发电集成铁塔系统在顶部安装灯塔，防止飞机飞行失误。所述大型风能发电集成铁塔系统大功率超大功率垂直轴风能发电机安装在每层塔层椭圆形边沿檐角上；所述超大功率垂直轴风能发电机叶轮直径与椭圆周线匹配，单台风能发电机高度与塔层高度匹配，发电机轴上端加装防止摇摆支撑轴承，轴承圈套固定在上层下端铁架上，所述风能发电机下端连接输电线路，输电线路连接到塔底，并汇总连接通往变压配套设备上；所述大型风能发电集成铁塔系统顶铁柱上端往上焊接防雷天线；所述大型风能发电集成铁塔系统主塔顶面外圈4根塔柱顶上用钢套钢栓连接加强固定主塔钢绳，固定4座副塔塔顶并，连接处加装加强弹簧连接固定，可防止钢绳因风力摇摆和热胀冷缩，再继续连接地面并固定；并形成一条直线。所述四座副塔塔顶分别用4根副塔塔钢绳连接到地面并固定，所述大型风能发电集成铁塔系统将数千台风能发电机集于五座塔上，每座铁塔塔中央为空心，单座铁塔整体为框架结构，并通过加强固定钢绳将五座铁塔连接成一体，安全坚固性强，且所有风机发电机组都能正常工作，所述四座副塔建筑安装结构与主塔一样，并共享包括野外交通等其他所有配套设施。所述大型风能发电集成铁塔系统配置相应远程监控智能系统。

所述大型风能发电集成铁塔系统在施工建设方面，由于铁塔塔中央空心面积大，以现有施工工程技术，所有材料皆可预制成型，可借助已经施工的塔层安装施工塔吊，并在塔中间空地合并设置梯级物料平台和施工塔吊，通过施工塔吊将物料提升到相应高度，一级一级往上输送材料。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述大型风能发电集成铁塔系统为多层塔层超高框架钢结构超巨大型立体大小，塔墩、塔柱数量可依据实际地形确定。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述超大功率垂直轴风能发电机组，上端加装焊接连接防止摇摆支撑轴承。每层依据椭圆周长安装风电机组数量确定，塔层高度间距大，可装数千台大功率风电发电机组。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述塔层铁支架焊接构成的圆环扇形平面，加装固定卡槽，槽内放置玻璃钢格栅并固定，作为人员工作平台。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述铁塔为空心扇面环形椭圆柱体铁框架结构，椭圆柱内空心椭圆柱体体积大，透风性强。与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：该大型新型工作体积超巨大，充分利用高空高风速大风力，椭圆柱扇环形铁塔空心透风框架结构，大体积集约多风力发电机组，构成巨量风力发电工程设施。

附图说明

图1是本实用新型的结构主视图；

图2是本实用新型的塔柱和塔层平面框架结构主视图；

图3是本实用新型的内圈塔柱支撑结构主视图；

图4玻璃钢格栅；

图5风力发电机组。

图中：1、地下塔基第一层；2、地下塔基第二层；3、塔墩；4、塔柱塔层钢结构；5、玻璃钢格栅6、垂直轴风力发电机组；7、副塔1；8、副塔2；9、副塔3；10、副塔4；11、主塔加固钢绳1；12、主塔加固钢绳2；13、主塔加固钢绳3；14、主塔加固钢绳4；15、输电变压设备；16、塔柱内圈钢结构；

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

如图1-1所示，一种大型风能发电集成铁塔系统，包括主塔地下塔基第一层(1)、主塔地下塔基第二层(2)、塔墩(3)、塔柱塔层钢结构(4)、玻璃钢格栅(5)垂直轴风力发电机组(6)、副塔1(7)、副塔2(8)、副塔3(9)、副塔4(10)、输电变压设备(15)、主塔加固钢绳1(11)、主塔加固钢绳2(12)、主塔加固钢绳3(13)、主塔加固钢绳4(14)、所述主塔塔柱塔层钢结构铁塔(4) 为竖直放置的空心椭圆柱形网状钢结构立体：所述主塔塔柱塔层钢结构铁塔(4) 的顶面四个角上连接加固固定钢绳(11)(12)(13)(14)并用加强弹簧连接固定四个副塔顶上，再继续连接并固定在地面上：所述主塔塔柱塔层钢结构铁塔 (4)的顶面塔柱上端焊接防雷天线并竖直升向天空：所述主塔塔柱塔层钢结构铁塔(4)的底部塔柱与地下钢筋混凝土塔基(1)浇灌为一体；所述主塔塔柱塔层钢结构(4)用铁管支架将两圈塔柱做平面钢套钢栓加焊接固定，垂直面呈三角型焊接支撑架；所述主塔塔柱塔层钢结构铁塔(4)塔层四周檐角竖直安装着垂直轴风力发电机组(6)，下面加铁架支撑；所述塔层为多层，每层安装多台垂直轴风力发电机组(6)；所述垂直轴风力发电机组(6)每台上面加装防摇摆轴承，下面固定在塔层檐角平面上，并在下端连接输电线路，最后汇总输出到变压器设备(15)；所述副塔结构安装与主塔一样；所述主塔塔柱塔层钢结构铁塔主塔(4)的高度为1000m、塔柱分为内外两圈，沿椭圆周线等角度安装，外圈椭圆外圈长度160m、宽度100m，分别从椭圆最长2个端点处向外直线延伸60米。内圈椭圆外圈长度140m、宽度80m；所述塔柱塔层钢结构铁塔(4)塔层高度为10m，塔层从圆柱向外延伸悬空檐角长度6m，塔层椭圆尺寸为：长172m，宽112m，所述主塔塔柱塔层钢结构铁塔(4)塔层椭圆尺寸为外圈长172m，宽112m，内圈长140m，宽度80m的扇环形；所述塔柱塔层钢结构铁塔(4) 塔层上安装固定玻璃钢格栅(5)作为工作人员平台。所述副塔钢结构与主塔一样；所述副塔高度为500m，外圈椭圆外圈长度80m、宽度50m；分别从椭圆最长2个端点处向外直线延伸60米。内圈椭圆外圈长度68m、宽度38m；塔层高度为10m，塔层从圆柱向外延伸悬空檐角长度6m，塔层椭圆尺寸为：长82m，宽62m；所述主塔单台垂直轴风力发电机组(6)风轮直径9m，高度9.5m。所述副塔单台垂直轴风力发电机组型号与主塔一样。

所述本新型装置在这个实施例中，1.利用大型风能发电集成铁塔系统，在超高空拦截高速风力，使风轮转动发电，风力可穿透框架结构铁塔，最大面积减小风阻，集18200台风机集约发电，充分大面积利用高速风力资源，一套大型风能发电集成铁塔系统年发电量可达130亿KW。2.同时充分利用清洁能源，无有害物质排放，大功率风能发电，满足电力需求，3.运用现代智能技术，实现远程网络自动化监控管理。

理论计算该新型大型风能发电集成铁塔系统：按照一套大型风能发电集成铁塔系统年发电量可超过130亿KW设计：

依据上海中心大厦500m高度风速50m/s，在风力资源丰富的北方和海边，测算1000m高度风速达到100m/s，目前技术在同规格大小型号单台风电发电机组在12m/s风速状态下的发电功率是20KW，在提高风速5～10倍的状态下，单台风机发电组的功率相应可提高5～10功率，主塔多台电机的风机发电平均功率可达到100～200KW，副塔多台电机的风机发电平均功率可达到60～70KW，该新型大型风能发电集成铁塔系统可安装18200台风能发电机组，按照最保守测算，该新型技术单套系统每年发电量最低130亿KW，最高每年发电量可达160 亿KW，根据预算建设一套大型风能发电集成铁塔系统预计需要投资约60亿元，建设40套新型风电铁塔系统需要投资约2400亿元，全年最低可发电量5200亿 KW，最高可达6000亿KW，年发电量可占到目前全国用电量的9～11％，假设安装430座大型风能发电集成铁塔系统，全年最低可发电量5.59万亿千瓦，可完全不需要火力发电就能满足全国全年用电量。据统计，2015年，中国全社会用电量为5.55万亿千瓦，三峡水电站装机总容量年均发电量847亿kW，仅占全部发电量1.5％；投资该新型大型风能发电集成铁塔系统的建设周期短，可分步实施，无需一次性投入，无排放污染，且无需人员迁移，在偏远地区旷野，避免占用大量耕地，便于共享变电输送、交通、水源、商业、人居等所有系列配套资源，同时可向国外输出工程技术建设服务，营造优越的国际外交氛围，体现中国实力技术水平，推动世界经济共同发展。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。