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CN101289991A - 高空风力发电机 - Google Patents

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CN101289991A
CN101289991A CNA2008100658735A CN200810065873A CN101289991A CN 101289991 A CN101289991 A CN 101289991A CN A2008100658735 A CNA2008100658735 A CN A2008100658735A CN 200810065873 A CN200810065873 A CN 200810065873A CN 101289991 A CN101289991 A CN 101289991A
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wind power
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胡世曦
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    • Y02E10/70—Wind energy
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Abstract

本发明公开一种高空风力发电装置，包括具有浮力的气囊，固定气囊的绳索以及位于地面上的发电机、卷扬机以及运行控制系统。固定气囊的绳索一端固定在气囊的几何中心点上，另一端绕在发电机的转子上，或与转子相连接的传动设备上。气囊呈扁平状，其迎风角度可以调节。高空发电机的工作过程如下：运行控制系统调整气囊的迎风角度，使其正面迎风，在风力作用下，气囊从初始位置开始沿风向运动，并通过绳索，拉动转子旋转发电。此为发电阶段。气囊运动一段距离之后，必须收回到初始位置。运行控制系统调整气囊的迎风角度，使其侧面迎风，启动地面的卷扬机，沿逆风方向把气囊牵引回初始位置。此为回收阶段。两个阶段不断交替循环进行。

Description

高空风力发电机
技术领域：
本发明涉及一种风力发电装置，该装置利用具有浮力的气囊捕获高空的风力资源，带动地面上的发电机发电。
背景技术：
风力资源是一种取自不尽、用之不竭的可再生资源，地球上的风力资源及其丰富，可开发利用的风力资源超过水力资源的十倍，所以其开发潜力十分巨大，包括我国在内的世界各国都在积极开发风电，近年来，全球风力发电的装机容量每年都超过了15％。然而，也有一些不利因素制约了风电的发展，例如，地面上的风力资源能量密度低，风力和风向不稳定，造成风力发电设备过于庞大，发电效率低，成本高。
高空的风力资源数倍于地面，而且风力和风向都很稳定，和地面相比，有很大的优势。然而，由于无法很好解决如何将风力发电装置送上高空的难题，所以，高空风力发电目前还是一片空白。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种风力发电装置及其方法，利用高空的强劲风力发电。为了达成上述目的，本发明通过下述措施实现：包括具有浮力的气囊，固定气囊的绳索以及位于地面上的发电机和卷扬机，和运行控制系统。
气囊呈扁平状，其迎风角度可以调节。
绳索的一端固定在气囊的几何中心点上，另一端绕在发电机的转子上，或与转子相连接的传动设备上。
高空发电机的工作过程如下：运行控制系统调整气囊的迎风角度，使其正面迎风，在风力作用下，气囊从初始位置开始沿风向运动，并通过绳索，拉动转子旋转发电。此为发电阶段。气囊运动一段距离之后，必须收回到初始位置。运行控制系统调整气囊的迎风角度，使其侧面迎风，启动地面的卷扬机，沿逆风方向把气囊牵引回初始位置。此为回收阶段，回收阶段会消耗少量电力。发电阶段是正面迎风，受风面大，而回收阶段是侧面迎风，受风面小，所以发电阶段所产生的电力远远大于回收阶段所消耗的电力。两个阶段不断交替循环进行。
和其它风力发电技术相比，本发明的有益效果是：可以利用高空丰富的风力资源，发电效率高，成本低，并且不会占用宝贵的土地资源，也不受地面上地形地貌的限制。
附图说明
附图为本发明气囊及绳索的示意性视图。
实施方式
包括具有浮力的气囊1，固定气囊的绳索3以及位于地面上的发电机和卷扬机，和运行控制系统。绳索的一端安装在气囊的几何中心点上，另一端直接绕在发电机的转子上，或与转子相连接的传动设备上。气囊呈扁平的圆形，充满氦气，将其升高到4000米的高空，位于飞机的航线之外。绳索用高强度、低密度纤维如凯夫拉材料制成。在气囊的边缘按等边三角形选三个点，在这三个点上安装三个GPS定位接收装置4，每个点安装一个，用于获取这些点在空间的位置和高度。运行控制系统接收到这些点的位置信息后，根据三点决定一个平面的原理，计算出气囊平面在三维空间的位置和角度，再结合高空的风向，即可求出当前气囊的迎风角度。在上述三个点上安装三根分绳索2，并将其连接到固定气囊的绳索3上，三根分绳索可以根据运行控制系统的指令，改变自身的长度。当需要调节气囊的迎风角度时，运行控制系统首先计算出气囊的当前角度以及气囊的最终角度，然后统一调节三根分绳索的长度，改变气囊的迎风角，直至达到指定角度。
高空发电机在工作时，根据当前的风力，运行控制系统首先计算出气囊在空中最佳的发电阶段运行轨迹和回收阶段运行轨迹，使得发电阶段生产的电力最多，而回收阶段消耗的电力最少。然后，运行控制系统向分绳索发送控制信息，调节气囊的迎风角，使其沿着选定的轨迹运动，拉动地面上的发电机发电。
当风力太大时，可以放出气囊中的氦气，收回气囊，使其免遭损坏。
气囊在高空中工作，还安装了防雷击设备以及防飞机撞击的灯光告警设备。
还可以考虑在气囊的表面安装光伏电池，进一步提高发电能力。
下面是多台发电机的实施例：
将多台发电机错峰运行，一部分发电机处在回收阶段，另一部分正好处在发电阶段。这样交替发电，可以使整个机组的发电比较平稳，减少电网的起伏波动。

Claims (4)

1、一种高空风力发电机，包括具有浮力的气囊，固定气囊的绳索以及位于地面上的发电机、卷扬机，以及运行控制系统，其特征在于：绳索是绕在发电机的转子上，或与转子相连接的传动设备上，当气囊在风力作用下运动时，拉动转子旋转。
2、如权利要求1所述的高空风力发电机，其特征是：气囊呈扁平状。
3、如权利要求1所述的高空风力发电机，其特征是：发电时，气囊是正面迎风的。
4、如权利要求1所述的高空风力发电机，其特征是：当气囊被收回时，气囊是侧面迎风的。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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