专利名称：负压集能式风力发电方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风力发电的方法及装置，特别是涉及一种风力集能发电的方法及装置。
现有的风力发电装置，一般都是把风力透平直接置于环境风中，这对于充分利用各种风力资源，特别是利用微风发电，将难于实现。
人们为了能利用微风发电，提高发电功率，已经发明了各种风力集能发电装置，即先用集能装置将来流(微风)加速，以提高风力透平发电机的功率。文献H.T.Rom & A.J.Bowen“The use of a Dected wind turbine within a tall Building”;Wind Engineering，Vol 12，No4，1988.公开了一种文特利管的风力集能发电装置，它是利用缩放喷管的办法，使来流速度提高，以达到集能效果，使风力透平放置在喷管的喉部。而在另一篇文献“风力发电的新方法”，《知识就是力量》，85年1月，公开了另一种风力集能发电装置，其集能装置是被称为“风透镜”的旋流装置，通过它可使来流产生旋转，从而使中心处气流加速，以提高风力透平的发电功率。但上述两种风力发电装置都有一个共同的弱点1.来流速度增加量有限，即集能效果有限，因而发电功率难于提高;2.集能装置和风力透平放置在一起，这不仅使整个装置变得复杂，给安装、维护带来困难，而且当集能装置和风力透平同时放置在环境中时，容易造成不必要的损坏。
本发明的目的是提出一种将风能变为负压的集能方法以及相应的发电装置。它不仅能有效地起到集能效果，提高风力发电的功率，且具有整体结构简单，安装、维护方便的特点。
本发明的目的和任务是通过下述技术方案实现的。
本发明所述的风力集能发电方法的特点是其集能方法是在风力透平的出口造成一个负压源的方法，可将风能集中起来使用。按上述方法，本发明的基本结构是由一个风力透平发电机组[1]和一个能将风能变为负压的负压源[2]以及风道[3]组成。
该装置的负压源可以采用内涵式引射器[2a]结构或者外涵式引射器[2b]结构，也可以采用旋流式[2c]的结构，然后用风道[3]把作为负压源的引射器或旋流器与风力透平的出口处接通。
本发明的工作原理是利用引射器原理或旋流器原理，通过风道[3]，在风力透平的出口处造成较大的负压来达到集能效应，以增加风力透平进出口的压力差，从而提高风力透平发电机组的功率。
为了进一步提高集能效果，上述的负压源可以是一个或多个内、外涵引射器串联或并联而成;或者由一个或多个旋流器串联或并联而成;也可以由引射器和旋流器并联或串联而成。
图1，为本发明的基本结构示意图，其负压源采用内涵式引射器[2a]。
图2，为本发明的另一种基本结构示意图，其负压源采用外涵式引射器[2b]。
图3，为本发明的第三种基本结构示意图，其负压源采用旋流器结构[2c]。
图4，为本发明组合式结构示意图，其负压源采用多个内、外涵引射器串联[2d]而成。
图5，为本发明的另一种组合式结构示意图，其负压源采用多个旋流器串联[2e]而成。
图6，为内涵式引射器的工作原理图。
图7，为风力透平叶栅的结构示意图。
下面结合附图进一步说明本发明的工作原理及具体实施。
附图1是利用引射器原理，采用内涵式引射器作为负压源来达到集能效应的风力集能发电装置。它是由内涵式引射器[2a]，风道[3]以及风力透平发电机组[1]构成。对于大功率机组，风轮机可采用一排静叶与一排动叶结构。图7表示了静叶片[4]和动叶片[5]的结构示意图。对于小功率机组，风轮机也可采用一般桨翼式结构。图6给出了内涵式引射器的工作原理图。它由三部分组成，即工作喷管D，混合室E以及扩压器F，环境风以速度Vo吹入引射器的工作喷管D，由于工作喷管采用渐缩喷管，故在工作喷管的出口处，速度增大，由气体能量方程可知，其工作喷管出口处的压力低于工作喷管进口处的大气压力，从而在混合室内造成负压，成为负压源。混合室E与风道[3]相通，由于负压的作用，风道内的气流被带入混合室，共同进入扩压器F，经升压排入大气。由于负压源通过风道与风力透平的出口处相通，因而在风力透平的进出口形成一个较大的压力差，使气流经过静叶片和动叶片后，转化成输出功。
附图2同样是利用引射器原理，在风力透平的出口造成一个负压源的一种风力集能发电装置，其负压源采用外涵式引射器，它是由外涵式引射器[2b]，风道[3]和风力透平发电机组[1]构成。
附图3是利用旋流器原理，在风力透平的出口造成一个负压源的一种风力集能发电装置，它是由旋流器[2c]，风道[3]和包括一排静叶片和一排动叶片的风力透平发电机组[1]，其旋流器结构可为可控涡型。它是在旋流器的中心处造成一个负压源，通过风道[3]与风力透平的出口处相通，从而使风力透平的进出口形成一个较大的压力差，而达到集能效应的。
附图4、5分别给出了利用多个内、外涵引射器串联而成的风力集能发电装置和多个旋流器串联而成的风力集能发电装置。其目的是为了进一步提高集能效果。利用这种装置，可以在有限的风力资源情况下更大幅度地提高风力发电机组的发电功率。
本发明与现有技术相比，由于采用的集能方法是在风力透平的出口造成一个负压源的方法，因而明显提高了集能效果，在相同的风轮机外径下其发电功率可提高8～10倍。对各种风力资源，尤其是微风，都能获得较大的功率。另外，由于风力集能装置与风力透平发电装置各自为独立的单元，因此整体结构简单，可以根据环境条件和要求分别放置，既给安装、维护带来了方便，又便于调节和控制。
权利要求
1.一种风力集能发电的方法，它是将风能先集中起来，再利用风力透平发电机组将风能转变成电能的方法，其特征是集能方法是在风力透平的出口造成一个负压源的方法。
2.一种由集能装置，风力透平发电装置组成的风力集能发电装置，其特征是所述的集能装置是一个将风能变为负压的负压源，且用风道[3]把负压源[2]与风力透平[1]的出口处接通。
3.按照权利要求2所述的风力集能发电装置，其特征是该负压源为引射器结构。
4.按照权利要求2所述的风力集能发电装置，其特征是该负压源为旋流器结构。
5.按照权利要求3所述的风力集能发电装置，其特征是引射器可为一个或多个内外涵引射器串联或并联而成。
6.按照权利要求4所述的风力集能发电装置，其特征是旋流器为一个或多个旋流器串联或并联而成。
全文摘要
一种负压集能式风力发电的方法及装置，它是采用在风力透平的出口造成一个负压源的方法，将风能集中使用。该装置利用引射器或旋流器作为负压源，通过风道使风力透平的进出口形成一个较大的压力差，从而有效地提高了风力透平发电机组的功率。利用该装置，能明显提高集能效果，其功率可比现有技术提高8-10倍。同时由于风力集能装置与风力透平机组各自为独立的单元，因此整体结构简单，且具有安装、维护方便等特点，既可保证民用电的自给自足，也可在大型风力发电装置上应用。
文档编号F03D1/04GK1048433SQ89104348
公开日1991年1月9日 申请日期1989年6月29日 优先权日1989年6月29日
发明者蒋滋康, 袁新, 索沂生, 钱乃章, 孟繁娟 申请人:清华大学