CN101294548B - 一种应用于高速公路的风力发电装置及其*** - Google Patents

一种应用于高速公路的风力发电装置及其*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是一种应用于高速公路、利用车辆行驶产生的风能来发电的装置及其***。该风力发电装置包括风力发电机、智能控制器及蓄电池，风力发电机的轴与叶片相连，风力发电机通过智能控制器将电能存储于蓄电池，于高速公路的中间隔离带安装一集风装置，集风装置的集风板形成进风口，风流通过进风口后沿导流槽向上流动，导流槽的顶部为出风口，出风口与集流罩密封式连接，集流罩内置风力发电机的叶片。由上述风力发电装置构成的高速公路风力发电***，其将存储于各个风力发电机的蓄电池内的电能经过智能控制器及逆变器，并入低压电网，后经升压器后输送至高压电网。

Description

一种应用于高速公路的风力发电装置及其***
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其是一种应用于高速公路、利用车辆行驶产生的风能来发电的装置及其***。
背景技术
当前，为了可持续发展，各国政府已经把可再生能源的开发和利用提升到了战略发展高度，因为它是今后解决能源危机的主要办法之一。
可再生能源主要指太阳能、风能和水能。水能是技术较成熟和应用最早的可再生能源，但其缺点是开发周期长和成本大。太阳能似乎是一种取之不尽用之不竭且随处可得的清洁能源，但真正进入商用的产品很少，造成这一现象的原因是大尺寸太阳能采集板的成本太高，而且功率逆变效率很低，使其无法进入到商用阶段。
风能将是未来几十年内最具商业发展前景的可再生能源。由中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会主导完成的一份报告指出，中国有能力在2020年实现4000万千瓦的风电装机容量，年发电量将达800亿千瓦时，可满足8000万人的用电需求，同时每年可减少4800万吨的二氧化碳排放量。该报告预测，如果上述目标能实现，那么到2020年之后，风电将超过核电，成为中国第三大电力来源。
世界各国的高速公路非常发达，中国也不例外，而且每年都在不断地增加。众所周知，高速公路上的车流量非常大，车辆的高速行驶过程是一个以热能换取机械能的过程。当车速达到80km/h，60％的能量消耗在空气阻力上，从而推动了车道上空的气流作大规模及强速地流动，在整条高速公路上产生较强的风能。现有高速公路两侧道的中间隔离带通常采用植物绿化，其起美观作用及隔绝对面来车的强光以防止司机炫目，同时也可以使行车带来的强气流在隔离带的阻隔作用下而衰减，或使双向的强气流在植物带上空和空隙处发生对冲抵销，从而不影响对面驶来的车辆，行车更安全。但是，目前由高速公路上的行车而形成的风能不能得以利用，该风能利用技术还是一个空白。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于高速公路的风力发电装置及其***，其有效地利用了高速公路上由车辆形成的风能，将其转换为电能。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：一种应用于高速公路的风力发电装置，包括风力发电机、智能控制器及蓄电池，风力发电机的轴与叶片相连，风力发电机通过智能控制器将电能存储于蓄电池，于高速公路的中间隔离带安装一集风装置，集风装置的集风板形成进风口，风流通过进风口后沿导流槽向上流动，导流槽的顶部为出风口，出风口与集流罩密封式连接，集流罩内置风力发电机的叶片；集风板由主集风板与副集风板构成，两集风板沿垂直于地面方向安装，两集风板形成的进风口外大内小；两集风板固定在导流槽的立面上，主集风板上厚下薄，与导流槽之间密封式相连。
所述的风力发电装置，集风装置设置成方向相反的双向集风结构。
所述的风力发电装置，导流槽分两段，第一段从进风口处开始至主集风板的内侧边，导流槽呈弧形斜坡状往上延伸；第二段为向上延伸的导流曲面，与对向导流槽的第二段形成涡流式对称结构。
所述的风力发电装置，导流槽呈斜坡状向上延伸。
所述的风力发电装置，集流罩呈圆桶状，下端口为喇叭口；集流罩内置风力发电机的叶片，叶片通过长轴与风力发电机的轴相连，风力发电机的外壳与集流罩的内壁间固定相连；集流罩的顶端出口安装导流板。
由上述风力发电装置构成的高速公路风力发电***，存储于各个风力发电机的蓄电池内的电能经过智能控制器及逆变器，并入低压电网，后经升压器后输送至高压电网。
所述的高速公路风力发电***，相邻的风力发电装置异侧的两主集流板间密封式相连。
所述的高速公路风力发电***，风力发电装置的集流罩内安装智能传感器，将风力发电机的叶片转速状态传输至智能控制器，智能控制器为沿行车道前方一定距离的另一叶片提供初转动。
本发明的风力发电装置在高速公路的中间隔离带上按一定的间距安装而形成规模性的风力发电***，其创造性地设置了具有双向集风功能的集风装置，使原来两侧道高速行车产生的阻隔衰减、对冲抵销的强气流变成单股竖向的高压气流，带动竖向轴流风力发电机的叶片转动，使发电机工作，产生电能。
本发明的风力发电***具有以下优点：
首先，本风力发电***有效地利用了高速公路上的车辆行驶而产生的风能，将其转换为电能，填补了目前高速公路行车产生的风能利用技术的空白，使以石油燃烧产生的化学能部分得以回收利用。
其次，本发明风力发电***的集风装置安装于高速公路的中间隔离带，其阻隔了车辆高速行驶而产生双向对冲的气流，根据空气动力学原理，该集风装置减少了车辆在行驶过程中对对方车辆形成的空气阻力，在一定程度上减少了车辆同速行驶的油耗，节约了能源。
最后，本发明风力发电***的集风装置具有较好的隔光效果，更有效地防止司机炫目，改善了驾驶环境，提高了行车的安全性。
附图说明
图1是本发明高速公路的风力发电***的结构图。
图2是本发明一种实施例的集风装置的俯视结构图。
图3是集风装置的侧视结构图。
图4是集风装置的左视结构图。
图5是高速公路的中间隔离带安装多个集风装置的组合结构简图。
图6是集风装置与集流罩的效果图。
图7是集流罩的俯视结构图。
图8是集流罩与导流板的结构示意图。
图9是本明实施例二集风装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：本发明的风力发电装置安装于高速公路的中间隔离带，其具有双向集风功能，两个对称但开口方向相反的集风口分别朝向两侧的行车道。现以集风装置的一向集风结构来说明。
如图2-4、6-8所示，主集风板2与辅助集风板3沿垂直于地平面方向纵向安装，主集风板2、辅助集风板3与高速公路的行车方向都呈锐角状。主集风板2上厚下薄，尽可能地减少气流向上溢出。两集风板形成的涡流进风口10外大内小。高速车辆形成的风流从进风口10沿导流槽1进入集风装置，导流槽1通过法兰固定于混凝土底座之上。导流槽1分两段设置，第一段1A从进风口处开始至主集流板2的内侧边，导流槽1呈弧形斜坡状往上延伸；第二段1B为向上延伸的导流曲面，与对向导流槽的第二段形成涡流式对称结构，从而与对向气流合成高压涡旋气流进入上方的集流罩4内。集风板2、3通过紧固件固定在导流槽1的立面上，集风板与导流槽之间密封过渡。导流槽1的最高端为出风口，出风口通过法兰11与集流罩4密封配合。集流罩4呈圆桶状，下端呈喇叭口。集流罩4内置叶片6，叶片6通过长轴7与发电机5的轴相连，发电机5的外壳与集流罩4的内壁间通过支撑杆8固定相连。集流罩4的顶端部沿高速公路的行车方向安装出口导流板9，该出口导流板将剩余的风流向上及前后侧引导，阻止对向气流向集流罩4内流动，造成降低风能利用效率的负面影响。
在高速公路上行驶的车辆高速运动所推动的气流沿着高速公路的行车方向流向安装于中间隔离带的集流装置，通过集流装置集风板的集风作用和导流槽的导向作用，使得原本衰减或抵销的对冲气流，形成涡流向上的单股高压气流，进而推动发电机的叶片高速旋转，使发电机工作而产生电能。
如图5所示，沿高速公路的中间隔离带安装一排上述的风力发电装置，相邻的风力发电装置间异侧的两块主集流板2A、2B密封式相连，即一发电装置的主集风板在与另一主集风板的连接中点作180度转动后相重合，从而使同一主集风板的两侧为相邻两个发电装置集风。
如图1所示，本发明的风力发电***包括风力发电装置、智能控制器、蓄电池、逆变器等，***的各个风力发电装置将风能产生的电能通过智能控制器后储存于蓄电池内，蓄电池又经过智能控制器及逆变器，并入低压电网，后经升压器后输送至高压电网。***中的智能控制器采用专用的CPU芯片和软件，针对不同蓄电池的充放电特性，实现充放电过程的智能化控制，使其具有完善的软硬件保护功能，如过充保护、过放保护、短路过流保护、过载保护等，保证了***运行的稳定性。同时，该智能控制器还具有为发电机叶片提供初转动的功能。在集流罩4内安装一智能传感器12，当传感器12感知气流压力之后，将该叶片6的转动状态通过压力信号传输至智能控制器，沿行车方向前方一定距离的另一叶片6在智能控制的控制作用下，按照一定的提前量作初转动，从而降低了发电机的叶片在启动阶段的风能浪费量。
实施例2：如图9所示，导流槽1呈斜坡状渐渐向上延伸，高速路上行车产生的气流通过本例集风装置形成竖直向上的单股高压气流，然后通过发电机将其转换成电能得以利用。本实施例的其它内容与实施例1相同。
本发明还可以采用集风装置，本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种应用于高速公路的风力发电装置，包括风力发电机、智能控制器及蓄电池，风力发电机的轴与叶片相连，风力发电机通过智能控制器将电能存储于蓄电池，其特征是，于高速公路的中间隔离带安装一集风装置，集风装置的集风板形成进风口，风流通过进风口后沿导流槽向上流动，导流槽的顶部为出风口，出风口与集流罩密封式连接，集流罩内置风力发电机的叶片；所述的集风板由主集风板与副集风板构成，两集风板沿垂直于地面方向安装，两集风板形成的进风口外大内小；两集风板固定在导流槽的立面上，主集风板上厚下薄，与导流槽之间密封式相连。
2.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征是，所述的集风装置设置成方向相反的双向集风结构。
3.如权利要求2所述的风力发电装置，其特征是，导流槽分两段，第一段从进风口处开始至主集风板的内侧边，导流槽呈弧形斜坡状往上延伸；第二段为向上延伸的导流曲面，与对向导流槽的第二段形成涡流式对称结构。
4.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征是，导流槽呈斜坡状向上延伸。
5.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征是，集流罩呈圆桶状，下端口为喇叭口；集流罩内置风力发电机的叶片，叶片通过长轴与风力发电机的轴相连，风力发电机的外壳与集流罩的内壁间固定相连；集流罩的顶端出口安装导流板。
6.由权利要求1所述风力发电装置构成的高速公路风力发电***，其特征是，存储于各个风力发电机的蓄电池内的电能经过智能控制器及逆变器，并入低压电网，后经升压器后输送至高压电网。
7.如权利要求6所述的高速公路风力发电***，其特征是，相邻的风力发电装置异侧的两主集风板间密封式相连。
8.如权利要求6所述的高速公路风力发电***，其特征是，所述风力发电装置的集流罩内安装智能传感器，将风力发电机的叶片转速状态传输至智能控制器，智能控制器为沿行车道前方一定距离的另一叶片提供初转动。
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