專利名稱：一種高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，特別涉及一種高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)設(shè)備。
背景技術(shù)：
能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)要求采用清潔的再生能源，風(fēng)力發(fā)電得到世界各國的重視。 現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備一般都是利用高度在百米左右的低空風(fēng)能。這一高度區(qū)域的風(fēng)功率密 度一般都在百瓦/平方米級(jí)別范圍內(nèi)，風(fēng)力資源有限。據(jù)有關(guān)報(bào)道資料，在高度1000米以 上，特別是在6000米到12000米的高空，風(fēng)功率密度可高達(dá)10千瓦/平方米以上。利用這 一區(qū)域的風(fēng)力資源，應(yīng)成為風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域的迫切任務(wù)，以滿足全世界人類對(duì)清潔的再生能 源的需求。但是目前尚無現(xiàn)實(shí)的技術(shù)方案及應(yīng)用實(shí)踐去利用這一超高風(fēng)功率密度區(qū)域的風(fēng) 力資源。為利用這一超高風(fēng)功率密度區(qū)域的風(fēng)力資源，本發(fā)明提供高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)設(shè) 備，以期滿足全世界人類對(duì)清潔的再生能源的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法， 實(shí)現(xiàn)大功率大型風(fēng)力發(fā)電場，提高風(fēng)力發(fā)電的效率。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，包括一電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，是由一內(nèi)部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁和一外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁通過輻條連接成的 整體剛性結(jié)構(gòu)；一浮升氣球，設(shè)置在所述內(nèi)部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁內(nèi)；多套單機(jī)風(fēng)電機(jī)組，均布設(shè)置在所述外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁上；一風(fēng)電設(shè)備升降裝置，連接所述電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對(duì)所述電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行升降控 制；一輸變電裝置，連接所述風(fēng)電機(jī)組，將所述風(fēng)電機(jī)組提供的電能輸送到地面。上述高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，所述多套單機(jī)風(fēng)電機(jī)組在所述外部環(huán)形 結(jié)構(gòu)梁上采用上下對(duì)稱均布設(shè)置。上述高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，所述浮升氣球的上下端部分別設(shè)置有與 該浮升氣球相吻合的球冠殼，所述上、下球冠殼的周緣均布設(shè)置的多條浮升氣球固定繩，該 些固定繩的另一端固定連接在所述外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁上，通過所述球冠殼及浮升球固定繩固 定所述浮升氣球在所述外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁上。上述高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，所述浮升氣球采用分倉結(jié)構(gòu)，該浮升氣球 的外層由高強(qiáng)度有機(jī)繩索編織的網(wǎng)罩，所述網(wǎng)罩內(nèi)是高強(qiáng)度織物套，所述織物套內(nèi)設(shè)置多 個(gè)密封彈性氣球。上述高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)電設(shè)備升降裝置包括多根吊掛繩，其一端均布設(shè)置在所述外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁的周緣；一系留升降繩，其一端卷繞連接設(shè)置于地面的升降卷揚(yáng)設(shè)備，另一端固定連接所述吊掛繩；一升降卷揚(yáng)設(shè)備，設(shè)置于對(duì)應(yīng)高空風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的地面，用于通過所述系留升降 繩控制高空風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的升降。上述高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，還包括一高空風(fēng)電設(shè)備定位裝置，用于和 所述風(fēng)電設(shè)備升降裝置協(xié)同運(yùn)行，將高空風(fēng)電設(shè)備固定在既定的垂直中心線上；該高空風(fēng) 電設(shè)備定位裝置包括多個(gè)定位卷揚(yáng)設(shè)備，以所述升降卷揚(yáng)設(shè)備為中心，均布設(shè)置于升降卷揚(yáng)設(shè)備周邊 的地面上；多根系留纖繩，每根系留纖繩的一端固定連接在所述外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁上，另一端 卷繞連接地面上相應(yīng)的定位卷揚(yáng)設(shè)備。上述高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，還包括一地面支架平臺(tái)，用于空中風(fēng)電設(shè) 備的安裝、維修及規(guī)避颶風(fēng)。上述高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，所述單機(jī)風(fēng)電機(jī)組，包括一桶形外殼；一依次連接的收縮導(dǎo)流進(jìn)氣管、直線導(dǎo)流進(jìn)氣管、擴(kuò)散導(dǎo)流排氣管構(gòu)成的內(nèi)部薄 殼結(jié)構(gòu)；所述桶形外殼和所述內(nèi)部薄殼結(jié)構(gòu)通過懸吊輻條結(jié)構(gòu)連接成輕體的整體結(jié)構(gòu)；一渦輪式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，設(shè)置于所述直線導(dǎo)流進(jìn)氣管內(nèi)。上述高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，所述單機(jī)風(fēng)電機(jī)組還包括—尾翼，通過一尾翼支架固定在所述桶形外殼上；一回轉(zhuǎn)裝置，安裝在一連接上、下兩個(gè)對(duì)稱布置的單機(jī)風(fēng)電機(jī)組的垂直連接梁的 端部，并連接所述單機(jī)風(fēng)電機(jī)組。上述高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，所述渦輪式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備進(jìn)一步包括依 次安裝在渦輪軸上的渦輪、液力耦合器、發(fā)電機(jī)，其中所述渦輪上固定裝有多個(gè)渦輪葉片， 所述液力耦合器連接所述渦輪和發(fā)電機(jī)；所述發(fā)電機(jī)連接所述液力耦合器和輸變電設(shè)備。本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)上述高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以 下步驟提供一由一內(nèi)部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁和一外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁通過輻條連接成的整體剛性結(jié) 構(gòu)作為一電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；均布設(shè)置多套單機(jī)風(fēng)電機(jī)組在所述電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁上；提供一浮升氣球?qū)妶龌A(chǔ)結(jié)構(gòu)和多套單機(jī)風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)電設(shè)備浮升至高 空；提供一風(fēng)電設(shè)備升降裝置對(duì)風(fēng)電設(shè)備進(jìn)行升降控制；提供一輸變電裝置，將所述風(fēng)電機(jī)組提供的電能輸送到地面。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，空中風(fēng)電設(shè)備的高度可以 根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)整，使空中風(fēng)電設(shè)備到達(dá)最佳高度，能夠捕捉到隨機(jī)的高風(fēng)功率密度風(fēng)能; 高轉(zhuǎn)速渦輪可直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，縮小設(shè)備尺寸，提高制造、安裝和維護(hù)的工藝性；提高風(fēng)力 發(fā)電效率；懸吊輻條薄殼的輕體結(jié)構(gòu)；簡化設(shè)備，降低造價(jià)；能應(yīng)對(duì)颶風(fēng)；增加單機(jī)風(fēng)電機(jī) 組的發(fā)電能力，實(shí)現(xiàn)大功率大型風(fēng)力發(fā)電場，為利用高空超高風(fēng)功率密度區(qū)域的風(fēng)力資源作一個(gè)新的嘗試。


圖1為本發(fā)明高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)布局的主示圖2為本發(fā)明所示高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)布局的俯視圖3為圖2中I部局部放大圖4為圖1中II部局部放大圖5為圖1中III部局部放大圖6為圖3中P-P截面圖7為圖6中IV部局部放大圖8為圖4中V部局部放大圖9為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)的方法流程圖。
其中，附圖標(biāo)記為
Ia-處于高空發(fā)電狀態(tài)的空中風(fēng)電設(shè)備
Ib-處于地面待避狀態(tài)的空中風(fēng)電設(shè)備
2_系留升降繩
3_輸電纜
4_系留纖繩
5_系留纖繩卷揚(yáng)設(shè)備
6_地面支架平臺(tái)
7-外部環(huán)型結(jié)構(gòu)梁
8-內(nèi)部環(huán)型結(jié)構(gòu)梁
9-單機(jī)風(fēng)電機(jī)組
10-水平機(jī)翼
12-尾翼
13-浮升氣球
14-球冠殼
15-浮升氣球固定繩
16-升降卷揚(yáng)設(shè)備
17-電纜卷筒
18-系留纖繩導(dǎo)向輪
19-系留纖繩卷揚(yáng)機(jī)房
20-系留纖繩卷揚(yáng)機(jī)導(dǎo)繩器
21-系留纖繩卷揚(yáng)機(jī)
22-空中風(fēng)電設(shè)備吊掛繩
23-連接輻條
24-收縮導(dǎo)流進(jìn)氣管
25-內(nèi)部導(dǎo)流體
26-機(jī)前氣流導(dǎo)向板
27-直線導(dǎo)流管
28-圓桶形外殼
29-渦輪
30-液力耦合器
31-發(fā)電機(jī)
32-機(jī)后氣流導(dǎo)向板
33-回轉(zhuǎn)裝置
34-輻條結(jié)構(gòu)
35-擴(kuò)散導(dǎo)流排氣管
36-尾翼支架
37-系留升降繩卷揚(yáng)機(jī)房
38-系留升降繩卷揚(yáng)機(jī)
39-系留升降繩卷揚(yáng)機(jī)導(dǎo)繩器
40-系留升降繩導(dǎo)向輪。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，以詳細(xì)描述本發(fā)明的目的、方 案及功效，但所提供附圖與實(shí)施例并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。本發(fā)明提供一種高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，包括一電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，浮升該電場基礎(chǔ)結(jié) 構(gòu)至高空的浮升氣球，均布設(shè)置于電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上的多套單機(jī)風(fēng)電組，對(duì)電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn) 行升降控制的風(fēng)電設(shè)備升降裝置，將風(fēng)電機(jī)組提供的電能輸送到地面的輸變電裝置。下面參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方案圖1和圖2分別為本發(fā)明高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)布局的主視圖和俯視圖；示出了本 發(fā)明高空風(fēng)力發(fā)電場的系統(tǒng)布局，采用繩索系留巨型浮升氣球13將包括多套單機(jī)風(fēng)電機(jī) 組的空中風(fēng)電設(shè)備Ia懸掛到高空，充分利用超高風(fēng)功率密度區(qū)域的風(fēng)力資源?？罩酗L(fēng)電設(shè) 備Ia的安裝和維修均可在其地面支架平臺(tái)6上進(jìn)行，簡化了吊裝程序和設(shè)備?？罩酗L(fēng)電設(shè) 備Ia也可在這一地面支架平臺(tái)6上規(guī)避颶風(fēng)的侵?jǐn)_破壞。圖中Ib示出了處于地面待避狀 態(tài)的空中風(fēng)電設(shè)備。圖3為圖2中I部的局部放大圖，圖4和圖5分別為圖1中II部和III部的局部 放大圖，圖6為圖3中P-P截面圖。參考圖3 6，本發(fā)明中的電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是由一內(nèi)部環(huán) 形結(jié)構(gòu)梁8和一外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁7通過連接輻條23結(jié)成的整體剛性結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)作為安裝 空中風(fēng)電設(shè)備的整體基礎(chǔ)構(gòu)架，多套單機(jī)風(fēng)電機(jī)組9均布設(shè)置在外部環(huán)型結(jié)構(gòu)梁7上。浮升氣球13設(shè)置在內(nèi)部環(huán)型結(jié)構(gòu)梁8內(nèi)，內(nèi)部環(huán)型結(jié)構(gòu)梁8限定浮升氣球13的 垂直中心線位置，但允許浮升氣球13上下錯(cuò)動(dòng)。浮升氣球的13上下端部設(shè)置有與其吻合 的球冠殼14，上、下球冠殼14的周緣均布設(shè)置有多條浮升氣球固定繩15，浮升氣球固定繩 15的另一端固定連接在外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁7上，通過球冠殼14、及連接在球冠殼和外部環(huán)形 結(jié)構(gòu)梁上的多條均布的浮升氣球固定繩，將浮升氣球13固定在外部環(huán)型結(jié)構(gòu)梁7上。該浮 升氣球13的外層是由高強(qiáng)度有機(jī)繩索編織的網(wǎng)罩，網(wǎng)罩內(nèi)是高強(qiáng)度織物套?？椢锾變?nèi)設(shè)置 多個(gè)密封彈性氣球，憑靠彈性氣球的形狀可塑性，充氣后充滿整個(gè)浮升氣球的內(nèi)部空間。這種分倉結(jié)構(gòu)保證個(gè)別氣球漏氣后，整體浮升氣球可繼續(xù)工作。圖7為圖6中IV部局部放大圖，參考圖3、圖4及圖7，示出了多套單機(jī)風(fēng)電機(jī)組 9上下對(duì)稱布置的具體方案，多套單機(jī)風(fēng)電機(jī)組中每兩套，通過一固定于外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁7 上的一垂直梁，上下對(duì)稱布置于外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁7上，且分別位于垂直梁的上下兩端，在該 垂直梁的上下兩端還分別設(shè)置有一回轉(zhuǎn)裝置33，單機(jī)風(fēng)電機(jī)組9還具有一尾翼12，單機(jī)風(fēng) 電機(jī)組通過回轉(zhuǎn)裝置33和3尾翼12可以隨風(fēng)向調(diào)整方位，獲得迎風(fēng)最佳利用風(fēng)能效果。 多套單機(jī)風(fēng)電機(jī)組9采取上下對(duì)稱布置的方案，不僅改善了外部環(huán)型結(jié)構(gòu)梁7的受力狀態(tài)， 也成倍增加了單機(jī)風(fēng)電機(jī)組9的數(shù)量。其中回轉(zhuǎn)裝置33包括回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌、回轉(zhuǎn)輪及回轉(zhuǎn)輪支 座，其中回轉(zhuǎn)輪導(dǎo)軌為環(huán)狀導(dǎo)軌，回轉(zhuǎn)輪通過回轉(zhuǎn)輪支座和單機(jī)風(fēng)電機(jī)組連接，回轉(zhuǎn)輪隨風(fēng) 可在回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌上運(yùn)轉(zhuǎn)。再請(qǐng)參考圖7，其中單機(jī)風(fēng)電機(jī)組9，包括一桶形外殼28 ；—依次連接的收縮導(dǎo)流 進(jìn)氣管24、直線導(dǎo)流進(jìn)氣管27、擴(kuò)散導(dǎo)流排氣管35構(gòu)成的內(nèi)部薄殼結(jié)構(gòu)，桶形外殼28和上 述內(nèi)部薄殼結(jié)構(gòu)通過懸吊輻條結(jié)構(gòu)34連接成輕體的整體結(jié)構(gòu)，在該整體結(jié)構(gòu)的桶形外殼 28的尾端通過一尾翼支架36連接尾翼12 ；連接上下對(duì)稱布置的兩套單機(jī)發(fā)電機(jī)組的垂直 梁通過設(shè)置在桶形外殼28上的一孔洞伸入桶形外殼28內(nèi)，將回轉(zhuǎn)裝置33接近單機(jī)發(fā)電機(jī) 組9的水平中心線，以期減少回轉(zhuǎn)裝置33承受的傾覆力矩載荷。該單機(jī)風(fēng)電機(jī)組還設(shè)置水 平機(jī)翼10，用以協(xié)助浮升氣球13穩(wěn)定姿態(tài)和增加輔助升力。本發(fā)明采用多葉片渦輪式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，渦輪式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備設(shè)置于直線導(dǎo)流進(jìn) 氣管27內(nèi)。渦輪式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備進(jìn)一步包括依次安裝在渦輪軸上的渦輪29、液力耦合器 30及發(fā)電機(jī)31，渦輪29上固定有多個(gè)渦輪葉片，采用液力耦合器30連接渦輪29和發(fā)電機(jī) 31以改善渦輪發(fā)電設(shè)備的啟動(dòng)性能。本發(fā)明采用多葉片渦輪結(jié)構(gòu)的風(fēng)動(dòng)機(jī)，渦輪29在高風(fēng) 速推動(dòng)下具有較高的旋轉(zhuǎn)速度，使本風(fēng)力發(fā)電設(shè)備可能避開一般風(fēng)力發(fā)電設(shè)備難以避免的 復(fù)雜的增速和調(diào)速裝置，直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)31，從而大大簡化了風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，并極大地縮小 了風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的尺寸，提高了設(shè)備的制造、安裝和維修工藝性。本發(fā)明的風(fēng)力渦輪式發(fā)電設(shè)備還包括內(nèi)部導(dǎo)流體25、機(jī)前氣流導(dǎo)向板26、機(jī)后氣 流導(dǎo)向板32。其中，內(nèi)部導(dǎo)流體25其由渦輪軸連接的頭、尾兩部分構(gòu)成，渦輪29裝設(shè)于導(dǎo) 流體的頭部和尾部之間，液力耦合器30及發(fā)電機(jī)31裝設(shè)于導(dǎo)流體25尾部之內(nèi)；機(jī)前氣流 導(dǎo)向板26設(shè)置在直線導(dǎo)流管27的前端，可以兼作為導(dǎo)流體25頭部的支座，用于將氣流從 軸向引導(dǎo)為渦輪29轉(zhuǎn)動(dòng)的圓周切向，以較理想的角度吹向渦輪葉片，推動(dòng)渦輪29轉(zhuǎn)動(dòng)，獲 得最佳利用風(fēng)能的效果，提高風(fēng)力發(fā)電效率；機(jī)后氣流導(dǎo)向板32設(shè)置與直線導(dǎo)流管27的后 端，位于機(jī)前氣流導(dǎo)向板26之后，可兼作導(dǎo)流體25尾部的支座，該機(jī)后氣流導(dǎo)向板32和擴(kuò) 散導(dǎo)流排氣管35改善氣流空氣動(dòng)力特性，以便提高渦輪發(fā)電設(shè)備的效率。再參考圖4、圖6及圖8，本發(fā)明中，空中風(fēng)電設(shè)備通過風(fēng)電設(shè)備升降裝置進(jìn)行升降 控制?？罩酗L(fēng)電設(shè)備Ia的高度可以根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)整，使空中風(fēng)電設(shè)備Ia到達(dá)最佳高度， 能夠捕捉到隨機(jī)的高風(fēng)功率密度風(fēng)能。其中，風(fēng)電設(shè)備升降裝置包括多根吊掛繩22、一系留 升降繩2及一升降卷揚(yáng)設(shè)備16，其中，多根吊掛繩22的一端均布固定連接外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁 7,另一端和系留升降繩2連接，系留升降繩2的一端連接多根吊掛繩，另一端卷繞連接升降 卷揚(yáng)設(shè)備16。該升降卷揚(yáng)設(shè)備16進(jìn)一步包括升降卷揚(yáng)機(jī)38、卷揚(yáng)機(jī)導(dǎo)繩器39、系留升降 繩導(dǎo)向輪40，系留升降繩2依次經(jīng)系留升降繩導(dǎo)向輪40，卷揚(yáng)機(jī)導(dǎo)繩器39卷繞連接至升降卷揚(yáng)機(jī)38，還可設(shè)置于一系留升降繩卷揚(yáng)機(jī)房37，以減少氣候變化對(duì)操作的影響。為保證高空風(fēng)電設(shè)備在高空的定位，本發(fā)明還包括一高空風(fēng)電設(shè)備定位裝置，采 用沿外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁7周邊布置的多根系留纖繩4通過多個(gè)具有恒定輸出扭矩的定位卷揚(yáng) 設(shè)備5使空中風(fēng)電設(shè)備Ia固定在既定的垂直中心線上，不產(chǎn)生飄動(dòng)，且保證多個(gè)定位卷揚(yáng) 設(shè)備5與升降卷揚(yáng)設(shè)備16的協(xié)同運(yùn)行。其中，多個(gè)定位卷揚(yáng)設(shè)備5以升降卷揚(yáng)設(shè)備16為 中心布置于升降卷揚(yáng)設(shè)備16周邊地面。參考圖5，根系留纖繩4的一端固定連接在外部環(huán) 形結(jié)構(gòu)梁7上，另一端通過系留纖繩導(dǎo)向輪18，系留纖繩導(dǎo)繩器20卷繞連接至系留纖繩卷揚(yáng)機(jī)21。還 可設(shè)置一系留纖繩卷揚(yáng)機(jī)房19，以減少氣候變化對(duì)操作的影響。本發(fā)明的輸變電裝置采用高壓“交-直-交”方式進(jìn)行電力整流輸變電。參考圖 8，提供的電能通過輸電纜3送到地面，輸電纜3由電纜卷筒17收放。電能的傳輸也可以通 過微波轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)。參考圖9，本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種實(shí)現(xiàn)上述高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)的方法，包括以 下步驟步驟S901，提供一由一內(nèi)部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁和一外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁通過輻條連接成的整 體剛性結(jié)構(gòu)作為一電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；步驟S902，均布設(shè)置多套單機(jī)風(fēng)電機(jī)組在所述電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁 上；步驟S903，提供一浮升氣球?qū)妶龌A(chǔ)結(jié)構(gòu)和多套單機(jī)風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)電設(shè)備
浮升至高空；步驟S904，提供一風(fēng)電設(shè)備升降裝置對(duì)風(fēng)電設(shè)備進(jìn)行升降控制；步驟S905，提供一輸變電裝置，將所述風(fēng)電機(jī)組提供的電能輸送到地面。雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，在不背離本 發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變 和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，包括一電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，是由一內(nèi)部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁和一外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁通過輻條連接成的整體 剛性結(jié)構(gòu)；一浮升氣球，設(shè)置在所述內(nèi)部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁內(nèi)； 多套單機(jī)風(fēng)電機(jī)組，均布設(shè)置在所述外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁上；一風(fēng)電設(shè)備升降裝置，連接所述電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對(duì)所述電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行升降控制； 一輸變電裝置，連接所述風(fēng)電機(jī)組，將所述風(fēng)電機(jī)組提供的電能輸送到地面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，所述多套單機(jī)風(fēng)電機(jī)組 在所述外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁上采用上下對(duì)稱均布設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，所述浮升氣球的上下端 部分別設(shè)置有與該浮升氣球相吻合的球冠殼，所述上、下球冠殼的周緣均布設(shè)置的多條浮 升氣球固定繩，該些固定繩的另一端固定連接在所述外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁上，通過所述球冠殼 及浮升球固定繩固定所述浮升氣球在所述外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，所述浮升氣球采用分倉 結(jié)構(gòu)，該浮升氣球的外層由高強(qiáng)度有機(jī)繩索編織的網(wǎng)罩，所述網(wǎng)罩內(nèi)是高強(qiáng)度織物套，所述 織物套內(nèi)設(shè)置多個(gè)密封彈性氣球。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)電設(shè)備升降裝置 包括多根吊掛繩，其一端均布設(shè)置在所述外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁的周緣； 一系留升降繩，其一端卷繞連接設(shè)置于地面的升降卷揚(yáng)設(shè)備，另一端固定連接所述吊 掛繩；一升降卷揚(yáng)設(shè)備，設(shè)置于對(duì)應(yīng)高空風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的地面，用于通過所述系留升降繩控 制高空風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的升降。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，還包括一高空風(fēng)電設(shè)備 定位裝置，用于和所述風(fēng)電設(shè)備升降裝置協(xié)同運(yùn)行，將高空風(fēng)電設(shè)備固定在既定的垂直中 心線上；該高空風(fēng)電設(shè)備定位裝置包括多個(gè)定位卷揚(yáng)設(shè)備，以所述升降卷揚(yáng)設(shè)備為中心，均布設(shè)置于升降卷揚(yáng)設(shè)備周邊的地 面上；多根系留纖繩，每根系留纖繩的一端固定連接在所述外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁上，另一端卷繞 連接地面上相應(yīng)的定位卷揚(yáng)設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，還包括一地面支架平臺(tái)， 用于空中風(fēng)電設(shè)備的安裝、維修及規(guī)避颶風(fēng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，所述單機(jī)風(fēng)電機(jī)組，包括一桶形外殼；一依次連接的收縮導(dǎo)流進(jìn)氣管、直線導(dǎo)流進(jìn)氣管、擴(kuò)散導(dǎo)流排氣管構(gòu)成的內(nèi)部薄殼結(jié)構(gòu)；所述桶形外殼和所述內(nèi)部薄殼結(jié)構(gòu)通過懸吊輻條結(jié)構(gòu)連接成輕體的整體結(jié)構(gòu)； 一渦輪式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，設(shè)置于所述直線導(dǎo)流進(jìn)氣管內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)，其特征在于，所述單機(jī)風(fēng)電機(jī)組還包括一尾翼，通過一尾翼支架固定在所述桶形外殼上；一回轉(zhuǎn)裝置，安裝在一連接上、下兩個(gè)對(duì)稱布置的單機(jī)風(fēng)電機(jī)組的垂直連接梁的端部， 并連接所述單機(jī)風(fēng)電機(jī)組。
10.一種實(shí)現(xiàn)上述權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)所述高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)的方法，其特征在 于，包括以下步驟提供一由一內(nèi)部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁和一外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁通過輻條連接成的整體剛性結(jié)構(gòu)作 為一電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；均布設(shè)置多套單機(jī)風(fēng)電機(jī)組在所述電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁上； 提供一浮升氣球?qū)妶龌A(chǔ)結(jié)構(gòu)和多套單機(jī)風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)電設(shè)備浮升至高空； 提供一風(fēng)電設(shè)備升降裝置對(duì)風(fēng)電設(shè)備進(jìn)行升降控制； 提供一輸變電裝置，將所述風(fēng)電機(jī)組提供的電能輸送到地面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高空風(fēng)力發(fā)電場系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，該系統(tǒng)包括一電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，是由一內(nèi)部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁和一外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁通過輻條連接成的整體剛性結(jié)構(gòu)；一浮升氣球，設(shè)置在所述內(nèi)部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁內(nèi)；多套單機(jī)風(fēng)電機(jī)組，均布設(shè)置在所述外部環(huán)形結(jié)構(gòu)梁上；一風(fēng)電設(shè)備升降裝置，連接所述電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對(duì)所述電場基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行升降控制；一輸變電裝置，連接所述風(fēng)電機(jī)組，將所述風(fēng)電機(jī)組提供的電能輸送到地面。
文檔編號(hào)F03D1/00GK102003343SQ200910090670
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月3日
發(fā)明者李時(shí)清, 李泉洞, 李越峰, 李越秀, 石宏元 申請(qǐng)人:北京奇想創(chuàng)新科技中心