本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置，特別地涉及一種用于在地面至5000米空中進(jìn)行發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：
高空風(fēng)能是人類迄今基本上沒有開發(fā)利用的新能源，這是一種儲量豐富、分布廣泛的可再生清潔能源。有研究指出：高空中蘊(yùn)藏的風(fēng)能超過人類社會總需能源的100多倍。其中，高空的風(fēng)能與風(fēng)速的立方成正比，一般來說風(fēng)速增加1倍，風(fēng)能增加8倍，因此高空風(fēng)能可高出地面上的數(shù)倍、十?dāng)?shù)倍、數(shù)十倍乃至成百上千倍。在高空位置達(dá)到較為理想的情況下，高空風(fēng)電的理論發(fā)電時(shí)間可以超過全年時(shí)間的95%，年發(fā)電時(shí)間可高達(dá)8200小時(shí)以上，小功率的10兆瓦級高空風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的年發(fā)電時(shí)間也在5000小時(shí)以上。因此，采集高空風(fēng)能發(fā)電可以獲得高穩(wěn)定性、低發(fā)電成本的風(fēng)電，這是高空風(fēng)電的顯著特點(diǎn)之一，也是高空風(fēng)電相比常規(guī)風(fēng)電的最顯著優(yōu)勢之一。當(dāng)前，各國均采用不同的形式開發(fā)高空風(fēng)能，比如利用高空風(fēng)箏或者其他高空飛行器的運(yùn)動帶動地面發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電等，然而高空風(fēng)能同時(shí)受到很多因素的制約，由于高空發(fā)電一般都在5000米以上的高空進(jìn)行，這其中最大的問題是在采集高空風(fēng)能時(shí)，無論采用何種形式的捕捉裝置都會受到飛機(jī)或其他飛行器所飛行的航線影響，因此全面地開展高空風(fēng)力發(fā)電目前還不現(xiàn)實(shí)，并且由于高空風(fēng)的變化時(shí)常不連續(xù)，導(dǎo)致不能在高空進(jìn)行持續(xù)的發(fā)電，進(jìn)而使總體的發(fā)電效率大幅降低，此外，在高空進(jìn)行發(fā)電所需要的幾千米線纜造價(jià)過高，使得發(fā)電設(shè)備總體成本昂貴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題而提供一種風(fēng)力發(fā)電裝置，該風(fēng)力發(fā)電裝置用于在地面至5000米之間的空中實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電，這主要因?yàn)榈孛嬷?000米空中的風(fēng)的運(yùn)動是連續(xù)的，從而可以連續(xù)地捕捉風(fēng)能。上述風(fēng)力發(fā)電裝置包括地面控制裝置和發(fā)電機(jī)組，以及與地面控制裝置相連接的卷揚(yáng)機(jī)，在卷揚(yáng)機(jī)上通過線纜連接有高空風(fēng)箏，其中隨著高空風(fēng)箏的運(yùn)動而帶動卷揚(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)動，從而使發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，此外，與地面控制裝置連接有雷達(dá)裝置，該雷達(dá)裝置配置地用于測定以地面為基準(zhǔn)面垂直向上每5米高度的實(shí)時(shí)風(fēng)速，并將測定的風(fēng)速信息傳輸給地面控制裝置。優(yōu)選的是，在地面控制裝置中設(shè)有計(jì)算單元，該計(jì)算單元配置地用于將距地面5000米以內(nèi)的高度根據(jù)不同的氣候條件或者地理?xiàng)l件劃分為若干層，然后該計(jì)算單元根據(jù)雷達(dá)裝置測定的風(fēng)速計(jì)算出每層內(nèi)的平均風(fēng)速。優(yōu)選的是，將以地面為基準(zhǔn)面在垂直向上每100米分為一層。優(yōu)選的是，計(jì)算單元還配置地用于根據(jù)每層的風(fēng)速狀況，將所劃分出的各層判定為適宜飛行區(qū)域和不適宜飛行區(qū)域。優(yōu)選的是，若某層平均風(fēng)速在大于等于5米/秒且小于10米/秒的范圍內(nèi)時(shí)，則計(jì)算單元判定該層為適宜飛行區(qū)域；若某層風(fēng)速小于5米/秒或者大于等于10米/秒時(shí)，則計(jì)算單元判定該層為不適宜飛行區(qū)域。優(yōu)選的是，地面控制裝置中還設(shè)有顯示單元，該顯示單元配置地用于顯示所述以地面為基準(zhǔn)垂直向上每5米高度的風(fēng)速信息以及所劃分每層的平均風(fēng)速信息。優(yōu)選的是，在高空風(fēng)箏上設(shè)有定位傳感器，其中定位傳感器配置地用于獲取高空風(fēng)箏在空中的位置信息，并將該位置信息通過無線方式傳輸給地面控制裝置，然后通過地面控制裝置中計(jì)算單元的計(jì)算而得到相應(yīng)的位置坐標(biāo)并通過顯示單元顯示出來。優(yōu)選的是，定位傳感器上帶有GPS裝置。優(yōu)選的是，地面控制裝置中的計(jì)算單元根據(jù)高空風(fēng)箏所在的位置信息和當(dāng)前空中每層的風(fēng)速狀況進(jìn)行以下判斷：當(dāng)高空風(fēng)箏所在位置位于適宜飛行區(qū)域時(shí)，則地面控制裝置控制高空風(fēng)箏在適宜飛行區(qū)域所在的層內(nèi)運(yùn)動；當(dāng)高空風(fēng)箏所在位置位于不適宜飛行區(qū)域時(shí)，地面控制裝置中的計(jì)算單元以高空風(fēng)箏所在位置為基點(diǎn)，垂直向上或者垂直向下尋找與高空風(fēng)箏距離最近的且被判定為適宜飛行區(qū)域的層，并通過控制線纜使高空風(fēng)箏進(jìn)入到最鄰近的適宜飛行區(qū)域內(nèi)飛行。優(yōu)選的是，顯示單元是LED屏幕或者可觸摸屏幕。優(yōu)選的是，雷達(dá)裝置對風(fēng)速的測定每隔預(yù)定時(shí)間進(jìn)行一次。優(yōu)選的是，雷達(dá)裝置是多普勒雷達(dá)或者激光雷達(dá)。優(yōu)選的是，預(yù)定時(shí)間是1小時(shí)。通過實(shí)施本發(fā)明，可以在地面至5000米的空中連續(xù)地捕獲風(fēng)能，同時(shí)不會影響空中飛機(jī)等飛行器的正常運(yùn)行，此外還大幅降低了線纜等高空發(fā)電所需設(shè)備的成本。附圖說明圖1是本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，參照圖1，本發(fā)明提供一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其包括地面控制裝置1和發(fā)電機(jī)組6，以及與地面控制裝置1相連接的卷揚(yáng)機(jī)2，在卷揚(yáng)機(jī)2上通過線纜3連接有高空風(fēng)箏4，其中隨著高空風(fēng)箏4的運(yùn)動可帶動卷揚(yáng)機(jī)2轉(zhuǎn)動，從而使發(fā)電機(jī)組6進(jìn)行發(fā)電，此外，與地面控制裝置1還連接有雷達(dá)裝置5，雷達(dá)裝置5配置地用于測定以地面為基準(zhǔn)面垂直向上每5米高度的風(fēng)速，其中雷達(dá)裝置5可以是多普勒雷達(dá)或者激光雷達(dá)。在使用上述風(fēng)力發(fā)電裝置時(shí)，雷達(dá)裝置5測定以地面為基準(zhǔn)面垂直向上每5米高度的實(shí)時(shí)風(fēng)速，該測定每隔預(yù)定時(shí)間進(jìn)行一次，該預(yù)定時(shí)間優(yōu)選是1小時(shí)，然后雷達(dá)裝置5將測定的風(fēng)速信息傳輸給地面控制裝置1。在地面控制裝置1中設(shè)有計(jì)算單元7，該計(jì)算單元7將距地面5000米以內(nèi)的高度根據(jù)不同的氣候條件或者地理?xiàng)l件等分為若干層，例如可以將以地面為基準(zhǔn)面在垂直向上每100米分為一層，然后該計(jì)算單元7根據(jù)雷達(dá)裝置5測定的風(fēng)速計(jì)算出每層內(nèi)的平均風(fēng)速。進(jìn)一步，計(jì)算單元7還根據(jù)每層的風(fēng)速狀況，將所劃分的各層判定為適宜飛行區(qū)域和不適宜飛行區(qū)域，其中優(yōu)選的是若某層平均風(fēng)速在大于等于5米/秒且小于10米/秒的范圍內(nèi)時(shí)，則計(jì)算單元判定該層為適宜飛行區(qū)域，若某層風(fēng)速小于5米/秒或者大于等于10米/秒時(shí)，則判定該層為不適宜飛行區(qū)域。此外，地面控制裝置1中還設(shè)有顯示單元8，該顯示單元8可顯示上述以地面為基準(zhǔn)垂直向上每5米的風(fēng)速信息以及所劃分每層的平均風(fēng)速信息，其中，顯示單元8優(yōu)選的可以是LED屏幕或者可觸摸屏幕。在高空風(fēng)箏4上設(shè)有定位傳感器9，其中定位傳感器9用于獲取高空風(fēng)箏4在空中的位置信息，并將該位置信息通過無線方式傳輸給地面控制裝置1，然后通過地面控制裝置1中計(jì)算單元7的計(jì)算而得到相應(yīng)的位置坐標(biāo)并通過顯示單元8顯示出來，特別地，定位傳感器9上帶有GPS裝置。地面控制裝置1中的計(jì)算單元7根據(jù)高空風(fēng)箏4所在的位置信息和當(dāng)前高空的中每層的風(fēng)速狀況進(jìn)行判斷：當(dāng)高空風(fēng)箏4所在位置位于適宜飛行區(qū)域時(shí)，則地面控制裝置1控制高空風(fēng)箏4在適宜飛行區(qū)域所在的層內(nèi)運(yùn)動；當(dāng)高空風(fēng)箏4所在位置位于不適宜飛行區(qū)域時(shí)，地面控制裝置1中的計(jì)算單元7以高空風(fēng)箏4所在位置為基點(diǎn)，向上或者向下尋找與高空風(fēng)箏4距離最近的且被判定為適宜飛行區(qū)域的層，并通過控制線纜3使高空風(fēng)箏4進(jìn)入到最鄰近的適宜飛行區(qū)域內(nèi)飛行。需要說明的是，本發(fā)明所舉實(shí)施例只是為了更清楚地表達(dá)本發(fā)明方法，并不用于限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。