[发明专利]一种采用真空环浮升导流的高空悬浮风力发电系统

说明书

本发明涉及清洁能源中的风力发电领域，具体涉及一种采用真空环浮升导流的高空悬浮风力发电系统；风力发电系统由真空浮升单元、风力发电单元和电力传输单元组成；真空浮升单元包括真空环和固定设于真空环内侧壁上的真空泵，风力发电单元包括电机支架、发电机和安装于发电机前端的发电机叶片、安装于发电机后端的平衡尾翼，电力传输单元包括平衡线和与发电机电性连接的电缆线；发电机位于真空环的内侧且所述发电机与真空环同轴心线，发电机通过电机支架固定于真空环的内侧壁上；本发明不仅结构简单，安装简单，操作简单方便，而且工作效率高，安全性能好，也极大降低了风力发电成本，能够部署到任何偏远的山区、岛屿，替代昂贵的柴油发电机。

技术领域

本发明涉及清洁能源中的风力发电领域，具体涉及一种采用真空环浮升导流的高空悬浮风力发电系统。

背景技术

一般的风力发电是用高大的塔架支撑起大尺寸风叶在风力驱动下带动发电机进行发电，发出的电能经过变频调制成预定的指标送到电网中为用户提供电能；其缺点有：1)要想能利用强风力发电，必须提高塔架的高度，增加制造、运输、安装费用；2)要想能驱动大的发电机必须使风叶尺寸大而重量轻，增加制造、运输、安装费用；3)这种大尺寸风叶质量大很难做到精确的动平衡，将增加发电机主轴动、静载荷，将降低发电效率及使用寿命；4)由于风叶离地面较近，因而影响地面的生态平衡，安放风力发电系统的地区鸟类大量减少；5)发电发电机叶片离地面较近，在海边受海水的盐雾影响，腐蚀非常严重，在沙漠地带由于风沙的冲刷磨损很快，这些都降低了风力发电系统的使用寿命，增大了运行成本；6)占用一定的地面空间，影响地面的使用，且又有一定的噪音；7)为了减少对居民正常生活的影响，一般都选在人烟稀少的荒原或海面，这就要求发出的电必须通过调制器将电送入电网后才能供给用户，这就增大了风力发电系统的运行成本；8)在调制配送的过程中还要损失一定的能量，从而进一步增加了风力发电电成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种采用真空环浮升导流的高空悬浮风力发电系统。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种采用真空环浮升导流的高空悬浮风力发电系统，所述风力发电系统由真空浮升单元、风力发电单元和电力传输单元组成；所述的真空浮升单元包括真空环和固定设于所述真空环内侧壁上的真空泵，所述的真空浮生单元通过控制真空泵来调节真空环内的真空度，从而实现真空环的上浮和下降，相比用氢气氦气浮升的，浮力更大，成本更低；除此之外，真空环是环形的真空腔，当真空环浮升在高空，气流垂直吹过时，真空环能使流经环内的气流流速加大，从而更有利于提高风力发电的效率；所述的风力发电单元包括电机支架、发电机和安装于发电机前端的发电机叶片、安装于发电机后端的平衡尾翼，所述的电力传输单元包括平衡线和与所述发电机电性连接的电缆线；所述发电机位于真空环的内侧且所述发电机与真空环同轴心线，所述发电机通过电机支架固定于真空环的内侧壁上。

进一步的，所述的真空环采用硬质非金属材料制成，所述的真空环为对称的旋转壳体结构，且所述的真空环内侧壁的厚度大于真空环外侧壁的厚度，而真空环的该种结构设置可用于安装并支撑风力发电单元。

进一步的，所述的电缆线由碳纤维材料制成；所述的电缆线为避雷线；所述的电缆线为定位线；由于电缆线、避雷线、定位线三线一体，故而电缆线不仅可以用于限定风力发电系统的位置，而且当雷雨天气来临时，电缆线还可用于引雷，避免雷电对发电系统造成破坏。

进一步的，所述真空环的外侧壁的外侧圆周上设有3-4个均匀分布的平衡翼，该平衡翼主要用于控制风力发电系统的朝向。

进一步的，所述真空环的外侧壁上设有两根所述的平衡线，且所述的两根平衡线位于真空环两侧且对称设置；所述的两根平衡线用于在不同的风力下平衡真空环，使得真空环的轴心线始终与地面平行。