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CN102192103A - 水蓄能型风力发电系统 - Google Patents

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CN102192103A
CN102192103A CN2011100910713A CN201110091071A CN102192103A CN 102192103 A CN102192103 A CN 102192103A CN 2011100910713 A CN2011100910713 A CN 2011100910713A CN 201110091071 A CN201110091071 A CN 201110091071A CN 102192103 A CN102192103 A CN 102192103A
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戴克发
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Abstract

本发明申请利用水作为能量的中间载体，将以多层式风轮为风能的捕捉单元和以水轮发电机组为电能的产生单元两者组合成为简洁的风力发电系统，为风力发电系统的大型化和全盘国产化，创造有利条件，因此有广阔的发展前景。

Description

水蓄能型风力发电系统
风力发电是利用风能产生电能的绿色可再生先进方法，既不耗用化石燃料，又不污染环境，因此受到广泛重视。
我国风力资源十分丰富，举其要者有西北地区的干旱风、东南沿海地区的海洋风、广大的南方既有丰富水资源又有风的地理气象条件的地区等等。据我国有关部门发表的统计数据，我国风力资源，约相当于我国水力资源的两倍，因此风力发电具有十分广阔的发展空间。
我国近年来对风力发电事业曾展开了颇具规模的探索与尝试，但至今仍局限于引进国外的技术和装备，代价十分高昂，而且维护又十分困难，远远不能适应我国的基本要求。特别是风电系统单元机组的容量受国外技术的局限，不能实现大型化。有鉴于此，我国国家十二五规划就专门提出了开发大型风力发电单元的号召，以适应大规模开发风电的迫切需要。
本发明专利申请的核心技术提出一项完全脱离了目前国内、外广泛采用的以螺旋桨风轮带动发电机的小型化模式，而是采用独立自主创新型的多层式风轮为风能的捕捉工具，以水为能源的中间载体，将风能首先转化为水的位能，然后以高位能水带动水轮发电机组产生电能。在这个系统中，除了多层式风轮为创新性设备外，其他设备皆系我国已有十分成熟经验的常规产品。因此，本专利技术一旦成功实施，该系统可以实现全盘国产化。
在本发明专利所提出的电传输方案中，多台风轮发电机组可以将其所产生的高压水引入一台共用的高位水池，一台高位水池的高压水 带动一台水轮发电机组，也可以带动多台水轮发电机组。也不排除在一项大规模的风力发电场中，因风轮发电单元为数甚多，可以分头将高压水注入多个高位水池，分头发电。因此这种组合方式非常灵活，十分适合于各种规模风电场的设计。
图1示水蓄能型风力发电装置(电传输方案)的布置示意图。图中风轮(1)受迎面风力的推动而旋转，带动发电机(2)产生电能，直接用于驱动电动高压水泵(4)。该泵吸取低位水池(5)中的低位能水，变为高压水，通过上水管(6)注入高位水池(7)。高位水池中的高位能水以下水管通向水轮发电机组(10)，产生电能，向外输出。
图2示本专利提出的多层式风轮(1)的结构示意图，(件13)为风轮中心毂，围绕它的周围，布设了若干个同心的风轮圈(14)。两个相邻风轮圈之间布置若干个翼片(20)。各圈的翼片基本上相似，但各圈的翼片数则随着该风轮圈距离中心毂的距离作比例性的变化，翼片(20)有一个倾角α，因此迎面风接触到翼片时，风向发生了一个改变，因而产生了一个沿风轮切向的分力。这就是使风轮发生旋转机械能的源泉。
谋求风力发电单元的大型化是我国企业界谋求已久的愿望，曾多次向全球徵求技术支持，但皆未能有满意的进程。究其原因，得知国外科技界对于风轮的设计不能忘怀于欧洲某些国家(例如丹麦、荷兰)在中世纪起已广为应用的风车拖动磨坊之类小型作坊的美丽情景，一味集中精力于螺旋桨设计的改良，认为这是利用风能的惟一法宝，因 而也就难以脱离小型化的范畴。
多层式风轮是个崭新的事物，本专利申请人建议有意于实施这项新技术的企业界人士，应参照火电、水电与核电的开发经验，首先建设一个强有力的科学研究设计机构(院)，对大型化风电场的设计，特别是上述多层式风轮的方方面面进行深入的科学探讨。本专利申请人认为按我国现有的科技力量来衡量，是可以脱颖而出获得成功的。
特别提示：
本专利申请与前已提出的专利申请200610067799.1《水蓄能型风力发电系统及其配套新型设备》是异曲同功，前者为机械传输方案，而本专利申请则为电传输方案，共同为水蓄能型风电场的设计提出两个不同的方案，故可认为两项发明专利是姐妹篇，其有机结合就为水蓄能型风电场技术提出了一个完整技术的总体方案。敬请有关方面给予关注。

Claims (2)

1.本发明专利(水蓄能型风力发电系统)采用水作为能量的中间载体推动水轮发电机组产生电能，在电传输方案中，风轮带动发电机.直接驱动电动高压水泵以产生高压水；高压水注入高位水池后，通过下水管驱动水轮发电机组产生电能，见图(1)，其特征有：
①采用多层式风轮(1)，直接带动发电机(2)；
②发电机(2)所产生的电能用以驱动电动高压水泵(3)，水泵曰低位水池(4)吸取低压水，产生高压水，通过高压水管(5)注入高位水池(6)；
③高位能水经下水管(7)，注入水轮发电机组(8，9)，产生电能，向外输出；
④水轮(8)之排水和高位水池(6)的溢水，分别以排水管(22)和溢水管(23)引入低位水池(4)，完成水作为能量中间载体的一次巡廻使命。
2.本发明专利采用多层式风轮(见图2)作为风能的捕捉工具，其特征有：
①在风轮中心毂(13)的周围，布设若干个同心的风轮圈(14)；
②在相邻的风轮圈之间，布设若干个翼片(20)；
③翼片有倾角α，因此当来风触及翼片时，发生风向的改变，由此产生沿风轮切向的分力，这是风轮产生旋转机械能的源泉：
④均匀布置在整个风轮圆面积上的翼片(20)组成风轮的受风面，推动风轮进行旋转，产生旋转的机械能。 
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