CN103590981B - 利用拉伐尔喷管进行风力发电的方法及多组合电站*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用拉伐尔喷管进行风力发电的方法，是利用一个或多个拉伐尔喷管来实现的，拉伐尔喷管的一端作为进风端，另一端作为出风端，所述拉伐尔喷管的内部管道内设置有风力发电机组。本发明通过多种组合，以拉伐尔喷管作为基础平台，以空气作为运行载体，实现了***运行，通过风变气、光变气、水变气或热变气，配合储气库***，实现了连续稳定的运行，解决了现有风力发电中风力时有时无、时大时小的“三弃问题”，最终实现了稳定、连续、高速、高效、低价、可控的绿色发电***，得到了低价高效的能源输出，满足了现实需要，具有很高的社会与经济价值。

Description

利用拉伐尔喷管进行风力发电的方法及多组合电站***
技术领域
本发明涉及能源利用领域，特别涉及一种利用拉伐尔喷管进行风力发电的方法，同时还涉及一种多组合电站***。
背景技术
现有的组合新能源发电装置主要包括有水光互补、风光互补等，但这些技术并没有解决“三弃问题”（弃风、弃光、弃水），如水光互补，如果在干旱少雨的地区，就不是很适用；而风光互补并没有解决风能的稳定及补充问题，不能达到稳定输出。全国人大副委员长***在人大报告中指出：“目前，风电、水电、光电都出现送出和消纳的问题，弃风问题最为严重，……，有点地方弃风达到百分之四十”，由此可见，“三弃问题”在不少地方都已经出现，而风电在一些地方更是被视为“垃圾电”。
事实上，大自然的风力是一笔巨大的财富，只要善加利用，就能够为人类的新能源事业做出巨大的贡献。1882年科学家拉伐尔发明了拉伐尔喷管（亦称渐缩渐阔喷管），喷管的截面积首先变小然后再变大，气体在截面积最小处恰好达到声速，从中间通过的气体可被加速到超音速，而并不会产生撞击，该发明使人类历史上第一次创造了超声速的气流，在此原理的指引下，人们发明了喷气式飞机、喷气式火箭……如果将这一技术移植到能源产生领域，通过利用强大的气流速度所带来的巨大动力，无疑将产生巨大的经济和社会效益。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种利用拉伐尔喷管进行风力发电的方法，能够利用拉伐尔喷管的自身特性，配合风力发电机实现高效率的风力发电，同时通过储气库和泵组的结合，实现稳定的风气补给，从而满足稳定发电的需求；本发明的目的之二是提供一种利用拉伐尔喷管的多组合电站***，能够获得低价高效的安全能源。
本发明的目的之一是通过以下技术手段实现的：
该种利用拉伐尔喷管进行风力发电的方法是通过利用一个或多个拉伐尔喷管来实现的，拉伐尔喷管的一端作为进风端，另一端作为出风端，所述拉伐尔喷管内部管道内设置有风力发电机组。
进一步，所述拉伐尔喷管的进风端对应设置有气泵组I，所述气泵组I用于向拉伐尔喷管内充气，使喷管内保持空气流动，达到风力发电机组的流速要求；
进一步，还包括设置一个储气库***，所述储气库***用于储藏足够的气量，在需要的时候，随时向拉伐尔喷管内充入气体，保证管内的必要流速，此处的必要流速是指能够满足风力风电机组正常运转的流速要求；
进一步，所述储气库***的进气端对应设置有气泵组II，所述气泵组II用于向储气库***内充气，使储气库***的储气量保持在足量状态；
进一步，所述拉伐尔喷管的进风端和出风端分别设置有至少两台立轴风力发电机；
进一步，所述气泵组I内的气泵包括风气泵、光气泵、水气泵或热气泵的一种或多种的组合；
进一步，所述气泵组II内的气泵包括风气泵、光气泵、水气泵或热气泵的一种或多种的组合。
本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：
该种利用拉伐尔喷管的多组合电站***，包括一个或多个拉伐尔喷管，拉伐尔喷管的一端作为进风端，另一端作为出风端，拉伐尔喷管内部管道内设置有风力发电机组，任一拉伐尔喷管的进风端对应设置有气泵组I，所述气泵组I用于向拉伐尔喷管内充气，使喷管内保持空气流动，达到风力发电机组的流速要求；
所述电站***还包括设置一个储气库***，所述储气库***用于储藏足够的气量，在需要的时候，随时向拉伐尔喷管内充入气体，保证管内的必要流速；
所述储气库***的进气端对应设置有气泵组II，所述气泵组II用于向储气库***内充气，使储气库***的储气量保持在足量状态。
进一步，所述气泵组I和气泵组II内的气泵为风气泵、光气泵、水气泵或热气泵的一种或多种的组合；
进一步，所述拉伐尔喷管的扩口与缩口管径比为10～50:1。
本发明的有益效果是：
本发明通过多种组合，以拉伐尔喷管作为基础平台，以空气作为运行载体，实现了***运行，通过风变气、光变气、水变气或热变气，配合储气库***，实现了连续稳定的运行，解决了现有风力发电中风力时有时无、时大时小的“三弃问题”，最终实现了稳定、连续、高速、高效、低价、可控的绿色发电***，得到了低价高效的能源输出，满足了现实需要，具有很高的社会与经济价值。
附图说明
下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的多组合电站***的整体结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例的利用拉伐尔喷管的多组合电站***，包括一个拉伐尔喷管1，拉伐尔喷管1的一端作为进风端，另一端作为出风端，拉伐尔喷管内部管道内设置有风力发电机组（2因为在内部管道的截面积最小处可达到音速，因此，可以设置在内部管道的截面积最小处至出口端的这一段管道内），拉伐尔喷管1的进风端对应设置有气泵组I3，气泵组I3用于向拉伐尔喷管内充气，使喷管内保持空气流动，达到风力发电机组2的流速要求；当然，如果外部风力能够达到拉伐尔喷管内部风力发电机组的发电要求，则无需使用气泵组I3向喷管内充气。一般情况下，拉伐尔喷管的扩口与缩口管径比为的取值范围为10～50:1，本实施例中，取为20:1。
电站***还包括设置一个储气库***4，储气库***4用于储藏足够的气量，在需要的时候，随时向拉伐尔喷管内充入气体，保证管内的必要流速，此处的必要流速是指能够满足风力风电机组正常运转的流速要求；储气库***的进气端对应设置有气泵组II5，气泵组II5用于向储气库***内充气，使储气库***的储气量保持在足量状态。气泵组I3和气泵组II5内的气泵为风气泵、光气泵、水气泵或热气泵的一种或多种的组合。
其中，风气泵是指利用风力来驱动造气的泵机结构，光气泵是利用太阳能发电来驱动电机旋转进行造气的泵机结构，水气泵是利用水力驱动机构运转实现造气的泵机结构，热气泵是利用热能驱动机构运转实现造气的泵机结构，热能包括水热能、地热能等。
作为进一步的改进，在拉伐尔喷管的进风端和出风端分别设置有至少两台立轴风力发电机6，其中，在进口端的立轴风力发电机设置叶片向内旋转，达到挤压增速的效果；而在出风端的两台立轴风力发电机设置成叶片向外旋转，达到抽气增速的效果。
作为进一步的改进，本发明还包括有热泵组，用于给储气库***增温增压，使储气库的输出气流能够达到规定的流速，满足喷管内发电机组的需要。热泵组为地源热泵、水源热泵、太阳能热泵、空气源热泵的一种或多种的组合。
本发明的多组合电站***，还可以综合使用磁悬浮风力发电机组、水力发电机组和风力致热机，进一步提高综合利用效果，由本申请人在先申请的几项专利技术，包括“增速增力风力发电装置”（中国专利公开号为2368216）、“高效风力发电装置”（中国专利公开号为2324310）、“带增速器的小型风力发电机”（中国专利公开号为2521419），均可以用于本发明的多组合电站***中，其中，“带增速器的小型风力发电机”采用增速器结构，能够进一步提升风力的利用效率。
本发明以气为核心，由于使用了拉伐尔喷管，使无风的管道变为有风，使空气的相对平衡，相对静止变为了显著流动，保证了风力的稳定性供给；通过储气库***及两套气泵组，能够保证向拉伐尔喷管内充气又可以向储气库***充气进行储备，实现了随用随取。当然，在实际应用中，可以根据本发明的发明原理，将多个拉伐尔喷管组合使用，同样也在本发明的保护范围之内。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.利用拉伐尔喷管进行风力发电的方法，其特征在于：利用一个或多个拉伐尔喷管，拉伐尔喷管的一端作为进风端，另一端作为出风端，所述拉伐尔喷管的内部管道内设置有风力发电机组；
所述拉伐尔喷管的进风端对应设置有气泵组I，所述气泵组I用于向拉伐尔喷管内充气，使喷管内保持空气流动，达到风力发电机组的流速要求；
还包括设置一个储气库***，所述储气库***用于储藏足够的气量，在需要的时候，随时向拉伐尔喷管内充入气体，保证管内的必要流速；
所述储气库***的进气端对应设置有气泵组II，所述气泵组II用于向储气库***内充气，使储气库***的储气量保持在足量状态。
2.根据权利要求1所述的利用拉伐尔喷管进行风力发电的方法，其特征在于：所述拉伐尔喷管的进风端和出风端分别设置有至少两台立轴风力发电机。
3.根据权利要求1所述的利用拉伐尔喷管进行风力发电的方法，其特征在于：所述气泵组I内的气泵为风气泵、光气泵、水气泵或热气泵的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的利用拉伐尔喷管进行风力发电的方法，其特征在于：所述气泵组II内的气泵为风气泵、光气泵、水气泵或热气泵的一种或多种的组合。
5.利用拉伐尔喷管的多组合电站***，其特征在于：所述***包括一个或多个拉伐尔喷管，拉伐尔喷管的一端作为进风端，另一端作为出风端，拉伐尔喷管内部管道内设置有风力发电机组，任一拉伐尔喷管的进风端对应设置有气泵组I，所述气泵组I用于向拉伐尔喷管内充气，使喷管内保持空气流动，达到风力发电机组的流速要求；
所述电站***还包括设置一个储气库***，所述储气库***用于储藏足够的气量，在需要的时候，随时向拉伐尔喷管内充入气体，保证管内的必要流速；
所述储气库***的进气端对应设置有气泵组II，所述气泵组II用于向储气库***内充气，使储气库***的储气量保持在足量状态。
6.根据权利要求5所述的利用拉伐尔喷管的多组合电站***，其特征在于：所述气泵组I和气泵组II内的气泵为风气泵、光气泵、水气泵或热气泵的一种或多种的组合。
7.如权利要求6所述的利用拉伐尔喷管的多组合电站***，其特征在于：所述拉伐尔喷管的扩口与缩口管径比为10～50:1。
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