[发明专利]聚风塔式风力发电系统

说明书

一，技术领域：

本技术属于新能源发电技术领域。 

二，背景技术

自从人类200多年前开始步入工业化，化石能源越来越成为支撑工业化和城镇化发展的主要能源，在过去的200多年中较发达的国家消耗了大量的煤、石油、和天然气这些地球经过千百万年演化才生成的化石能源。化石能源在地球上的储量是有限的，近数十年随着人类对能源需求的不断增长，各种化石能源的价格不断的增长，同时人们也越来越担心化石能源会被人类很快消耗殆尽。 

各种化石能源不但可以作为能源使用，同时也是非常重要的化工原料。化石能源是不可再生的能源，将他们简单的作为燃料消耗掉会造成巨大的浪费。在化石能源的燃烧过程中，会排放大量的酸性气体、粉尘、二恶英、呋喃、重金属、排污水、和会对地球造成温室效应的气体等各种有害排放物。各种有害排放物对大气、土地、和水质造成污染，这会对人类的健康造成损害，给医疗保障体系造成极大的压力，会对水生物的生存造成威胁，会对粮食作物和植被的生长造成危害，会加快对人类各种设施的腐蚀。人类的气象记录显示进入工业化以后全球的气温已经显著的升高，燃烧化石能源所产生的巨量CO₂可能是引起全球气温升高的主要原因。全球气温升高会引起冰川融化，海平面升高，还会引起一系列我们无法预期的气候变迁，这可能会对人类的生存环境造成巨大的冲击。 

应用化石能源发电，主要的工艺是化石能源通过锅炉产生高温高压的蒸汽，蒸汽驱动蒸汽轮机，蒸汽轮机拖动发电机发电。在这个工艺过程中，系统所配备的冷却塔会消耗巨量的水资源。淡水对于今天的人类也是十分宝贵的资源。 

风力发电作为一种可再生的新型能源已经得到迅速的发展，风力发电的单位发电量成本已经降低到与燃烧化石能源的火力发电相当的水平。但是风力发电不会引起火力发电给人类生活环境带来的一系列巨大冲击。 

现在人们布置风力发电机时的最普遍的方式是选择风能密度高，全年有效风速时间长，土地价格便宜的风场布置越来越大型化的风力发电机。这样有利于利用高空的有较高风能密度的风能，充分的发挥风力发电机的效能，降低单位发电量的成本。但是我国大多数优质的风力发电场都位于较偏僻的地区，远离用电中心区域，需要配套输变电网络将发出的电力输送到用电区。风力发电的发电功率随着所处风场风速的变化而变化，较多的风力发电机集中在一些相对地域较小的风场内，风场内风速的波动会造成实际发电功率的不稳定，它给风力发电的上网带来很大的不便，也会造成大量的弃风情况的出现。 

经过多年的发展，风能发电在很多国家的能源结构中已经占有相当的比例，在西班牙和丹麦风能已占能源市场的20％，在德国风能占能源市场的10％。实际上适合作为风力发电场的优质高风能密度风场也是一种稀缺资源，随着风力发电市场的发展，风能密度高，适合安装大型风力发电机的场地会越来越少，这是很多大风力发电设备生产厂家所关注的问题。现在风力发电的一个发展方向是发展近岸的风力发电。但这种海上风力发电的设备、设备安装和维护费用都很高。风力发电的另外一个发展方向是为住宅区、村落、和工业企业建立小型风力发电站，到2011年全球已有50万台这类发电站。这类风力发电站从选址的风能密度来看不一定是最好的，但是它靠近用户端，所发电能可以直接供用户使用，超出用户所需的电量也可以向电网输送。这种风力发电站不是集中在少量的区域内，其分布可以较广，单一某地风力的大小对整体的实际发电功率的影响不大，对电网的稳定性影响很小。小型分布式风力发电可以靠近电网，很容易接入电网，它技术要求不高，投资不大，适合广大的中小型企业和个人投资和管理。对于无公共电网接入的地区，利用小型的风力发电机也可以提供比较方便的小容量供电。 

对于小型分布式风力发电的发展很关键的是如何适应不是很高的风力能量密度，如何降低单位发电量成本，如何保证风力发电装置使用中的安全性，如何保证风力发电装置不破坏与周围各种设施的协调性。如何节约这些地区的宝贵的土地资源。如何使设备的安装、使用、和维护方便。本聚风塔式风力发电系统就是要解决这些问题。 

三。发明内容

风力发电机是靠风力推动风力发电机的风轮，从而拖动发电机发电。吹到风力发电机风轮的风速在一年中不会是恒定的，一年中会有相当比率的时间风速会低于风力发电机的起动风速，这时风力发电机处于不工作状态，，靠近用户处的风场其年平均风速也未必很高，这严重的影响单位发电量的成本。