[实用新型]基于环形浮空器的高空风力发电系统

说明书

技术领域

本实用新型属于发电系统领域，尤其涉及一种基于环形浮空器的高空风力发电系统。

背景技术

随着全球化石燃料的大量消耗及日益加剧的环境问题，人们逐渐将焦点转移到生态环境的协调发展及可再生能源的利用。风能作为一种清洁可再生能源，能够有效减小二氧化碳、氮氧化物和二氧化硫等污染气体的排放及减缓全球“温室效应”，其相关技术也成为当前科学和工程领域的研究热点。高空风力发电是一种新型的发电方式，和传统风机相比具有诸多优势，而最明显的就是高空中蕴藏着巨大的风能储量。

但目前该类方案的浮空器大多采用轴对称外形，需要依靠浮空器的浮力同时平衡空中单元的重力以及缆绳的拉力。当外界有风吹过时，空中单元受到阻力作用向下风向偏移。这样会导致整个发电系统的占地面积非常大；同时空中单元的高度有所下降，相应的风速减小，从而发电功率也有所下降。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于环形浮空器的高空风力发电系统，实现高效的风力发电能力。

本实用新型目的通过以下技术方案予以实现：一种基于环形浮空器的高空风力发电系统，包括：控制系统、环形浮空器、发电机、第一电缆、第二电缆、第一迎角调节绳、第二迎角调节绳和姿控电机；其中，所述发电机设置于所述环形浮空器的中心轴线；所述控制系统通过所述第一电缆与所述发电机相连接；所述环形浮空器的一端与所述第一迎角调节绳相连接，所述环形浮空器的另一端与所述第二迎角调节绳相连接；所述姿控电机分别与第一迎角调节绳、第二迎角调节绳相连接；所述控制系统通过所述第二电缆与所述姿控电机相连接。

上述基于环形浮空器的高空风力发电系统中，所述环形浮空器包括内壁和外壁；其中，所述内壁和所述外壁相连接；所述内壁和所述外壁之间充有惰性气体。

上述基于环形浮空器的高空风力发电系统中，所述环形浮空器为桶状，并关于过中心轴线的纵向截面对称。

上述基于环形浮空器的高空风力发电系统中，所述环形浮空器沿中心轴线的截面为两个翼型，其中，该两个翼型平行。

上述基于环形浮空器的高空风力发电系统中，所述翼型的安装角Ψ为0°-6°。

上述基于环形浮空器的高空风力发电系统中，所述环形浮空器的弦长c与环状半径r的比为c/r<2.5。

上述基于环形浮空器的高空风力发电系统中，所述发电机与所述环形浮空器的左端距离为弦长的1/4。

上述基于环形浮空器的高空风力发电系统中，所述惰性气体为氦气。

上述基于环形浮空器的高空风力发电系统中，所述发电机的半径与环形浮空器(2)的半径之比为0.3-0.8。

本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)随着离地高度增加风能储量增加，在高空风能密度可以达到地面附近的数十倍甚至百倍，同时高空风能的分布也与我国的用电格局存在天然匹配，本实用新型的风力发电系统充分利用了风资源；

(2)由于高空风的速度比地面大很多，这就意味着要捕获相同功率的风能，风轮不需要做得那么大，同时高空风力机直接利用飞行器在空中收集风能，省去了建造巨型塔台，这些都可以大大降低结构设计难度和制造成本；

(3)本实用新型的浮空器受风间歇性影响较小，一旦有风，就可以发电，即使无风，也可以悬浮在空中；

(4)本实用新型的浮空器可以降落到地面，所以安装和维护都可以在地面进行，因此可以大大降低安装和维护的难度；

(5)抗灾能力方面，在遭遇台风等恶劣天气时可将其收回，从而避免风机发电系统暴露在台风等灾害天气中受到的损失，提高系统的抗灾能力和使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的基于环形浮空器的高空风力发电系统的结构示意图；

图2是本实用新型的浮空器的示意图；

图3是本实用新型的浮空器沿中心轴线的截面图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明：

图1是本实用新型的基于环形浮空器的高空风力发电系统的结构示意图。如图1所示，该基于环形浮空器的高空风力发电系统包括：控制系统1、环形浮空器2、发电机7、第一电缆31、第二电缆32、第一迎角调节绳4、第二迎角调节绳5和姿控电机6。其中，

发电机7设置于环形浮空器2的中心轴线。具体的，将支架环23与环形浮空器2的内壁21相连接，发电机7位于支架环23的圆心，发电机7通过三根轴24与支架环23相连接，具体如图2所示。