本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種弧形風(fēng)道大功率風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)作為將風(fēng)力轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)力而產(chǎn)生電的技術(shù)，是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)而產(chǎn)生電的系統(tǒng)。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般分為水平軸風(fēng)力發(fā)電和垂直軸風(fēng)力發(fā)電。水平軸風(fēng)力發(fā)電效率高，但是受風(fēng)向影響很大；垂直軸風(fēng)力發(fā)電雖然受風(fēng)向影響不大，但是與水平軸相比效率不高。現(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，如專利申請(qǐng)?zhí)?cn201610390760.7)的一種三維空間密集布局垂直軸四倍風(fēng)道風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，具有聚風(fēng)塔，聚風(fēng)塔具有若干具有漸擴(kuò)風(fēng)道的平臺(tái)，采用喇叭口狀的風(fēng)道，當(dāng)風(fēng)從迎風(fēng)口進(jìn)入后，基本每向內(nèi)100米長(zhǎng)度，風(fēng)力會(huì)增加3級(jí)左右。同時(shí)，空氣密度、風(fēng)速也同步升級(jí)。風(fēng)道由內(nèi)側(cè)一條擴(kuò)張為中間兩條再擴(kuò)張為外側(cè)四條，裝機(jī)容量隨風(fēng)道增加也成數(shù)倍增加，風(fēng)力在風(fēng)道內(nèi)的衰退是有限的，對(duì)風(fēng)力的主要利用率還是在增加。風(fēng)可以從一組漸擴(kuò)風(fēng)道進(jìn)入同一直徑方向的另一組漸擴(kuò)風(fēng)道，驅(qū)動(dòng)其內(nèi)的機(jī)組做功，可以最大限度地將大氣環(huán)流在人工控制條件下形成聚能，進(jìn)而可以提高發(fā)電效率。

但是，現(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)還可以進(jìn)行進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)上改進(jìn)，從而達(dá)到在實(shí)現(xiàn)同等發(fā)電量的情況下，造價(jià)成本明顯降低，尤其是利用核心區(qū)空置區(qū)域裝機(jī)發(fā)電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可以在結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步改進(jìn)，目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)在發(fā)電量相等情況下，造價(jià)成本明顯降低，且風(fēng)力發(fā)電效率明顯提高的弧形風(fēng)道大功率風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：

本發(fā)明弧形風(fēng)道大功率風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，具有一垂直設(shè)置的圓柱形聚風(fēng)塔，所述聚風(fēng)塔具有若干彼此水平設(shè)置的聚風(fēng)層，所述聚風(fēng)層具有若干沿著與所述聚風(fēng)塔圓柱形軸向均勻設(shè)置的第一弧形風(fēng)道承重墻，所述第一弧形風(fēng)道承重墻靠近所述聚風(fēng)塔外圍的一端之間設(shè)有一第二弧形風(fēng)道承重墻；所述第一弧形風(fēng)道承重墻與所述第二弧形風(fēng)道承重墻之間分別具有一由若干連續(xù)半環(huán)形組成的第一半環(huán)形風(fēng)道，所述第一弧形風(fēng)道承重墻遠(yuǎn)離所述聚風(fēng)塔外圍一端之間分別具有一由若干連續(xù)半環(huán)形組成的第二半環(huán)形風(fēng)道；所述第一半環(huán)形風(fēng)道和所述第二半環(huán)形風(fēng)道內(nèi)均勻設(shè)有若干風(fēng)道發(fā)電機(jī)組。

所述第一弧形風(fēng)道承重墻具有一靠近所述聚風(fēng)塔外圍的第一弧形擋風(fēng)端和一與所述第一弧形擋風(fēng)端一體成型的第一承重墻主體；所述第二弧形風(fēng)道承重墻具有一靠近所述聚風(fēng)塔外圍的第二弧形擋風(fēng)端和一與所述第二弧形擋風(fēng)端一體成型的第二承重墻主體。

所述風(fēng)道發(fā)電機(jī)組由外向內(nèi)依次設(shè)有一第一風(fēng)力渦輪機(jī)組和一與所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)組配合作用的第一機(jī)組發(fā)電模塊；所述第一機(jī)組發(fā)電模塊內(nèi)沿著所述風(fēng)道方向具有二機(jī)組內(nèi)風(fēng)道；所述二機(jī)組內(nèi)風(fēng)道之間固設(shè)有一機(jī)組導(dǎo)流主承重墻，所述二機(jī)組內(nèi)風(fēng)道與所述第一機(jī)組發(fā)電模塊之間分別設(shè)有一導(dǎo)流副承重墻；所述二機(jī)組內(nèi)風(fēng)道均設(shè)有一風(fēng)道導(dǎo)流墻。

所述第一弧形風(fēng)道承重墻的第一弧形擋風(fēng)端和所述第二弧形風(fēng)道承重墻的第二弧形擋風(fēng)端之間具有一用于聚集所述聚風(fēng)塔外圍風(fēng)的第一進(jìn)風(fēng)口，一將經(jīng)由所述第一進(jìn)風(fēng)口聚集的風(fēng)排出所述第一半環(huán)形風(fēng)道的第一出風(fēng)口，一將所述第一出風(fēng)口排出的風(fēng)聚集到所述第二半環(huán)形風(fēng)道的第二進(jìn)風(fēng)口和一將經(jīng)由所述第二進(jìn)風(fēng)口聚集的風(fēng)排出所述第二半環(huán)形風(fēng)道的第二出風(fēng)口。

所述第一半環(huán)形風(fēng)道的所述第一進(jìn)風(fēng)口與所述第一出風(fēng)口均設(shè)有一與所述風(fēng)道發(fā)電機(jī)組保持一定距離設(shè)置的第一風(fēng)門擋板；所述第二半環(huán)形風(fēng)道的所述第二進(jìn)風(fēng)口與所述第二出風(fēng)口均設(shè)有一與所述風(fēng)道發(fā)電機(jī)組保持一定距離設(shè)置的第二風(fēng)門擋板；所述第一弧形風(fēng)道承重墻的第一弧形擋風(fēng)端和所述第二弧形風(fēng)道承重墻的第二弧形擋風(fēng)端靠近所述第一進(jìn)風(fēng)口處均設(shè)有一用于控制進(jìn)風(fēng)量的可活動(dòng)第三風(fēng)門擋板。

所述風(fēng)道發(fā)電機(jī)組之間中心縱向均設(shè)有一風(fēng)道隔離承重墻。

所述聚風(fēng)塔具有若干貫穿設(shè)于所述聚風(fēng)層中間位置的用于將若干所述聚風(fēng)層聚集的風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電的核心發(fā)電機(jī)組。

所述核心發(fā)電機(jī)組沿著所述聚風(fēng)塔圓柱形軸向由外向內(nèi)依次具有一用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的第一風(fēng)力渦輪機(jī)組、一與所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)組配合作用的第一機(jī)組發(fā)電模塊，和一將所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)組進(jìn)行導(dǎo)流處理的風(fēng)力導(dǎo)流墻。

所述核心發(fā)電機(jī)組還具有一設(shè)于所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)組外表面的左旋右旋零角度風(fēng)道。

所述聚風(fēng)塔上表面具有設(shè)有一雨水收集凈化利用系統(tǒng)和一光伏發(fā)電系統(tǒng)。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：

本發(fā)明的弧形風(fēng)道大功率風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，通過在現(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的聚風(fēng)塔中心位置固設(shè)核心發(fā)電機(jī)組，將若干聚風(fēng)層聚集進(jìn)來的風(fēng)進(jìn)行發(fā)電，增加大于50％的助推力，總助推力達(dá)到90％，高于現(xiàn)有的50％。同時(shí)，分別通過第一半環(huán)形風(fēng)道和第二半環(huán)形風(fēng)道互相配合作用，使得進(jìn)風(fēng)量更充分，以及風(fēng)道發(fā)電機(jī)組進(jìn)行升級(jí)，產(chǎn)生大于5％的助推力，有效地提高了風(fēng)力發(fā)電效率。

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明弧形風(fēng)道大功率風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的聚風(fēng)層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明弧形風(fēng)道大功率風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的聚風(fēng)層局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明弧形風(fēng)道大功率風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)道發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明弧形風(fēng)道大功率風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1至圖4，對(duì)本發(fā)明的弧形風(fēng)道大功率風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的說明。

如圖4所示，本實(shí)施例的弧形風(fēng)道大功率風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，具有垂直設(shè)置的圓柱形聚風(fēng)塔10，聚風(fēng)塔10具有若干彼此水平設(shè)置的聚風(fēng)層11，和貫穿設(shè)于若干聚風(fēng)層11中間位置的用于將若干聚風(fēng)層11聚集的風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電的核心發(fā)電機(jī)組12。一實(shí)施例中，核心區(qū)的核心發(fā)電機(jī)組12為100萬(wàn)千瓦/臺(tái)。

如圖1和圖2所示，聚風(fēng)層11具有若干沿著與聚風(fēng)塔10圓柱形軸向均勻設(shè)置的第一弧形風(fēng)道承重墻13。第一弧形風(fēng)道承重墻13靠近聚風(fēng)塔10外圍的一端之間設(shè)有第二弧形風(fēng)道承重墻14。第一弧形風(fēng)道承重墻13、第二弧形風(fēng)道承重墻14為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的弧形風(fēng)道承重墻或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的弧形風(fēng)道承重墻，且第一弧形風(fēng)道承重墻13、第二弧形風(fēng)道承重墻14有足夠的厚度，從而解決1250米高度處的承重問題、大跨度張力問題、及風(fēng)速過大引發(fā)的空間震蕩問題等。第一弧形風(fēng)道承重墻13與第二弧形風(fēng)道承重墻14的弧形結(jié)構(gòu)能夠更好地將聚風(fēng)層11外圍的風(fēng)引入聚風(fēng)塔10。第一弧形風(fēng)道承重墻13具有靠近聚風(fēng)塔10外圍的第一弧形擋風(fēng)端131和與第一弧形擋風(fēng)端131一體成型的第一承重墻主體132。第二弧形風(fēng)道承重墻14具有靠近聚風(fēng)塔10外圍的第二弧形擋風(fēng)端141和與第二弧形擋風(fēng)端141一體成型的第二承重墻主體142。第一弧形風(fēng)道承重墻13與第二弧形風(fēng)道承重墻14之間具有由若干連續(xù)半環(huán)形組成的第一半環(huán)形風(fēng)道15，第一弧形風(fēng)道承重墻13遠(yuǎn)離聚風(fēng)塔10外圍一端之間具有由若干連續(xù)半環(huán)形組成的第二半環(huán)形風(fēng)道16。第一半環(huán)形風(fēng)道15和第二半環(huán)形風(fēng)道16內(nèi)均勻設(shè)有若干風(fēng)道發(fā)電機(jī)組17，用于對(duì)流經(jīng)第一半環(huán)形風(fēng)道15和第二半環(huán)形風(fēng)道16的風(fēng)進(jìn)行加速升級(jí)。風(fēng)道發(fā)電機(jī)組17之間中心軸向均設(shè)有風(fēng)道隔離承重墻18。如圖3所示，風(fēng)道發(fā)電機(jī)組17由外向內(nèi)依次設(shè)有第一風(fēng)力渦輪機(jī)組171和與第一風(fēng)力渦輪機(jī)組171配合作用的第一機(jī)組發(fā)電模塊172。第一機(jī)組發(fā)電模塊172內(nèi)沿著第一半環(huán)形風(fēng)道15、第二半環(huán)形風(fēng)道16方向具有二機(jī)組內(nèi)風(fēng)道173；二機(jī)組內(nèi)風(fēng)道173之間固設(shè)有機(jī)組導(dǎo)流主承重墻174，二機(jī)組內(nèi)風(fēng)道173與第一機(jī)組發(fā)電模塊172之間分別設(shè)有導(dǎo)流副承重墻175。二機(jī)組內(nèi)風(fēng)道173內(nèi)均設(shè)有用于對(duì)流經(jīng)風(fēng)道發(fā)電機(jī)組17的風(fēng)進(jìn)行導(dǎo)流的風(fēng)道導(dǎo)流墻176。經(jīng)過聚風(fēng)層11的風(fēng)可以經(jīng)過風(fēng)道發(fā)電機(jī)組17的二機(jī)組內(nèi)風(fēng)道173，以及風(fēng)道發(fā)電機(jī)組17與第一半環(huán)形風(fēng)道15和第二半環(huán)形風(fēng)道16的間隙。第一弧形風(fēng)道承重墻13的第一弧形擋風(fēng)端131和第二弧形風(fēng)道承重墻14的第二弧形擋風(fēng)端141之間具有用于聚集聚風(fēng)塔10外圍風(fēng)的第一進(jìn)風(fēng)口19，將經(jīng)由第一進(jìn)風(fēng)口19聚集的風(fēng)排出第一半環(huán)形風(fēng)道15的第一出風(fēng)口110，將第一出風(fēng)口110排出的風(fēng)聚集到第二半環(huán)形風(fēng)道16的第二進(jìn)風(fēng)口111和將經(jīng)由第二進(jìn)風(fēng)口111聚集的風(fēng)排出第二半環(huán)形風(fēng)道16的第二出風(fēng)口112。第一半環(huán)形風(fēng)道16的第一進(jìn)風(fēng)口19與第一出風(fēng)口110均設(shè)有與風(fēng)道發(fā)電機(jī)組17保持一定距離設(shè)置的第一風(fēng)門擋板113。第二半環(huán)形風(fēng)道16的第二進(jìn)風(fēng)口111與第二出風(fēng)口112均設(shè)有與風(fēng)道發(fā)電機(jī)組17保持一定距離設(shè)置的第二風(fēng)門擋板114。第一弧形風(fēng)道承重墻13的第一弧形擋風(fēng)端131和第二弧形風(fēng)道承重墻14的第二弧形擋風(fēng)端141靠近第一進(jìn)風(fēng)口19處均設(shè)有用于控制進(jìn)風(fēng)量的可活動(dòng)第三風(fēng)門擋板115。一實(shí)施例中，第三風(fēng)門擋板115為8～10m寬度的第三風(fēng)門擋板115，可根據(jù)實(shí)際需求，將第三風(fēng)門擋板115調(diào)整至最佳進(jìn)風(fēng)角度，以獲得最大的進(jìn)風(fēng)量。

核心發(fā)電機(jī)組12沿著聚風(fēng)塔10圓柱形軸向由外向內(nèi)依次具有左旋右旋零角度風(fēng)道121，用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的第二風(fēng)力渦輪機(jī)組122、與第二風(fēng)力渦輪機(jī)組122配合作用的第二機(jī)組發(fā)電模塊123，將經(jīng)過第二風(fēng)力渦輪機(jī)組122的風(fēng)進(jìn)行導(dǎo)流處理的風(fēng)力導(dǎo)流墻124。

一實(shí)施例中，風(fēng)道發(fā)電機(jī)組17的第一風(fēng)力渦輪機(jī)組171、核心發(fā)電機(jī)組12的第二風(fēng)力渦輪機(jī)組122均采用高強(qiáng)纖維織物旋翼葉片，減少了高速氣流吹過時(shí)產(chǎn)生的噪聲，減輕噪聲污染。

聚風(fēng)塔10上表面還具有設(shè)有雨水收集凈化利用系統(tǒng)20和光伏發(fā)電系統(tǒng)30。光伏發(fā)電系統(tǒng)30用于將接收到的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能進(jìn)行發(fā)電。

當(dāng)聚風(fēng)塔10外圍的風(fēng)力達(dá)到6級(jí)的風(fēng)經(jīng)由第一進(jìn)風(fēng)口19進(jìn)入聚風(fēng)層11，經(jīng)由風(fēng)道發(fā)電機(jī)組15的作用，風(fēng)力數(shù)秒內(nèi)迅速升級(jí)，可達(dá)到9級(jí)(27m/s)～13級(jí)(39m/s)。其中，半環(huán)形風(fēng)道14使得風(fēng)道發(fā)電機(jī)組15渦輪半徑的受風(fēng)率從25％提升至40％左右，核心發(fā)電機(jī)組12的第一風(fēng)力渦輪機(jī)組171的渦輪半徑內(nèi)風(fēng)道設(shè)計(jì)整體的受風(fēng)率增加5％左右，整體達(dá)到45％。產(chǎn)生的剩余電力可以通過電解水法轉(zhuǎn)化為液氫或液氧，或其他物質(zhì)。

一實(shí)施例中，設(shè)聚風(fēng)塔10直徑2988m、高度1250m，聚風(fēng)層11為50層，每層設(shè)有一臺(tái)具有100萬(wàn)千瓦/臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組122的核心發(fā)電機(jī)組12，80臺(tái)2.2萬(wàn)千瓦/臺(tái)的風(fēng)道發(fā)電機(jī)組15。計(jì)算如下:

核心發(fā)電機(jī)組12年發(fā)電量:100萬(wàn)千瓦/臺(tái)*50臺(tái)*5000小時(shí)＝5000萬(wàn)千瓦/2500億千瓦時(shí)；風(fēng)道發(fā)電機(jī)組15累積年發(fā)電量：2.2萬(wàn)千瓦/臺(tái)*80臺(tái)*50層*0.9*5000小時(shí)＝8800萬(wàn)千瓦/3960億千瓦時(shí)；整體裝機(jī)容量年發(fā)電量：1.38億千瓦/6460億千瓦時(shí)；其中，核心發(fā)電機(jī)組12處的風(fēng)力可達(dá)15級(jí)(45m/s)以上，有效受風(fēng)動(dòng)能達(dá)到6000～7000噸/臺(tái)。核心發(fā)電機(jī)組12上表面固設(shè)的光伏發(fā)電系統(tǒng)30面積達(dá)680萬(wàn)m2。

本發(fā)明弧形風(fēng)道大功率風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理為：

本發(fā)明的弧形風(fēng)道大功率風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，通過聚風(fēng)層11的第一進(jìn)風(fēng)口19聚集聚風(fēng)塔10外圍風(fēng)，風(fēng)先經(jīng)過第一弧形風(fēng)道承重墻13與第二弧形風(fēng)道承重墻14之間的第一半環(huán)形風(fēng)道15，經(jīng)由第一半環(huán)形風(fēng)道15內(nèi)的若干風(fēng)道發(fā)電機(jī)組17對(duì)吹入的風(fēng)進(jìn)行加速升級(jí)，再經(jīng)由第一弧形風(fēng)道承重墻13之間的第二半環(huán)形風(fēng)道16內(nèi)的若干風(fēng)道發(fā)電機(jī)組17對(duì)吹入的風(fēng)進(jìn)行進(jìn)一步加速升級(jí)；從第二半環(huán)形風(fēng)道16的第二出風(fēng)口112吹出的風(fēng)通入核心發(fā)電機(jī)組12的第二風(fēng)力渦輪機(jī)組122，并經(jīng)由第二機(jī)組發(fā)電模塊123進(jìn)行將第二風(fēng)力渦輪機(jī)組122的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。進(jìn)而，經(jīng)由核心發(fā)電機(jī)組12的風(fēng)力導(dǎo)流墻124具有將第二風(fēng)力渦輪機(jī)組122的風(fēng)進(jìn)行導(dǎo)流處理。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的各較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。