CN109404219A - 一种串联式高空发电***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种串联式高空发电***及方法,包括主轴、浮体和风力发电机组,风力发电机组沿主轴的长度方向依次分布固定于主轴上,风力发电机组之间的主轴上还固定有浮体,主轴的一端通过绳索与地面固定桩相连,风力发电机组的电力输出端通过电缆与地面基站相连,用于将所发出的电能输送至地面基站。以解决现有高空发电所存在的上述问题。本发明属于高空发电领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种高空发电***及方法,属于高峰发电领域。
背景技术
能源和环境是当今人类面临的两大问题.目前,化石燃料是人类生产、生活的主要能源.随着全球能源使用量的增长及不科学使用,化石燃料等不可再生能源将日益枯竭,并对环境产生严重影响.不可再生能源将日趋枯竭.世界各国人民的节能意识也日趋增强,科学家也在开发新能源、研制节能产品、提高化学能的转化效率等方面,做着积极的努力.一方面节约能源,提高能源利用率.二是开发“绿色能源”是解决能源危机的重要途径.例如太阳能、地热能、风能、海洋能、核能以及生物能等存在于自然界中的能源被称作“可再生能源”.其中,高空风力发电更是得到很多国家青睐,如果未来能大规模推广,将会解决目前的资源匮乏问题。
高空风力发电分为两种,一类是利用氦气球等升力作用,将发电机升到半空中,在高空中利用丰富的风能转化为机械能,机械能转化为电能,之后通过电缆传到地面电网。该类技术路线的缺陷主要是发电功率受限制,发电机功率增加,重量一般也会增加,升空难度加大;此外,由于***整体较重,发电机组很难升到千米以上的高度,同时因为发电***位于高空无法实现增压,大功率情况下势必使用大电流输电,所以必须使用直径较粗的导线。这无疑又加大了整个***的重量,从而限制了该类技术路线的公司设备上升高度,气球类技术路径的风电设备升空高度多分布在300至500米的范围内。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种串联式高空发电***及方法,以解决现有高空发电所存在的上述问题。
为解决上述问题,拟采用这样一种串联式高空发电***,包括主轴、浮体和风力发电机组,风力发电机组沿主轴的长度方向依次分布固定于主轴上,风力发电机组之间的主轴上还固定有浮体,主轴的一端通过绳索与地面固定桩相连,风力发电机组的电力输出端通过电缆与地面基站相连,用于将所发出的电能输送至地面基站。
优选地,所述风力发电机组沿主轴的长度方向等间距分布设置,相邻两个风力发电机组之间的主轴上均固定设置有浮体;
优选地,浮体为套设固定于主轴上的漂浮气囊,漂浮气囊内填充有氦气或其他稳定的轻气体,漂浮气囊的内侧可粘贴固定于主轴上,也可采用其他方式固定,如在漂浮气囊两端的主轴上套设固定限位挡片;
优选地,所述风力发电机组包括发电机和叶片,叶片为风力叶片,发电机套设于主轴上,且发电机通过轴承与主轴连接,叶片沿发电机的圆周方向分布设置于发电机的外壁上,连接方式可采用焊接。
优选地,发电机内的主轴上固定有电机发电线圈,电机发电线圈两端的连接端口经电缆与地面基站相连,用于将电机发电线圈产生的电能输送至地面基站,发电机的内壁上固定有电机磁体,风力吹动叶片转动,通过叶片的转动带动发电机绕主轴转动,从而使主轴上的电机发电线圈与发电机内壁上的电机磁体相对转动,即电机发电线圈做切割磁感线运动从而产生电流,产生的电流经电缆传输至地面基站进行后续存储或利用,所述地面基站是一个泛指的概念,可以为用电设备,也可以为电能存储设备,当然,该风力发电机组产生的电能需要经稳压后才能加以利用,稳压方法均为常规手段,在此不做过多敷述。
优选地,所述主轴为空心结构,电缆伸至主轴内并与所述电机发电线圈两端的连接端口相连,进一步优选地,位于电机发电线圈两端的主轴上开设有连接孔,电缆经连接孔伸出并与电机发电线圈两端的连接端口相连。
本发明还提供了一种串联式高空发电方法,取主轴,在主轴上沿长度方向依次分布固定设置风力发电机组,并在风力发电机组之间的主轴上固定浮体,且浮体产生的浮力大于等于主轴、浮体和风力发电机组的重力,以使装置整体漂浮在高空,主轴的一端通过绳索与地面固定桩相连,风力发电机组的电力输出端通过电缆与地面基站相连,用于将所产生的电能输送至地面基站。
与现有技术相比,本发明在同一根主轴上能够根据需要设置多个风力发电机组,即在同一个漂浮装置内,能够根据需要增加风力发电***的发电功率,解决了制约发电机组在高空的这种高空发电***发展的最大障碍。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是主轴、浮体及风力发电机组的结构示意图;
图3是图2中风力发电机组的剖视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明,应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例:
参照附图1至3,本实施例提供一种串联式高空发电***,包括主轴1、浮体2和风力发电机组3,风力发电机组3沿主轴1的长度方向依次等间距地分布固定于主轴1上,相邻两个风力发电机组3之间的主轴1上均固定设置有浮体2,浮体2为套设固定于主轴1上的漂浮气囊,漂浮气囊内填充有氦气或其他稳定的轻气体,漂浮气囊的内侧可粘贴固定于主轴1上,也可采用其他方式固定,如在漂浮气囊两端的主轴1上套设固定限位挡片,主轴1的一端通过绳索4与地面固定桩5相连,风力发电机组3的电力输出端通过电缆6与地面基站相连,用于将所发出的电能输送至地面基站。
风力发电机组3包括发电机31和叶片32,叶片32为风力叶片,发电机31套设于主轴1上,且发电机31通过轴承33与主轴1连接,叶片32沿发电机31的圆周方向分布设置于发电机31的外壁上,发电机31内的主轴1上固定有电机发电线圈34,电机发电线圈34两端的连接端口经电缆6与地面基站相连,用于将电机发电线圈34产生的电能输送至地面基站,发电机31的内壁上固定有电机磁体35,风力吹动叶片32转动,通过叶片32的转动带动发电机31绕主轴1转动,从而使主轴1上的电机发电线圈34与发电机31内壁上的电机磁体35相对转动,即电机发电线圈34做切割磁感线运动从而产生电流,产生的电流经电缆6传输至地面基站进行后续存储或利用,所述地面基站是一个泛指的概念,可以为用电设备,也可以为电能存储设备,当然,该风力发电机组3产生的电能需要经稳压后才能加以利用,稳压方法均为常规手段,在此不做过多敷述;主轴1为空心结构,电缆6伸至主轴1内并与所述电机发电线圈34两端的连接端口相连,优选地,位于电机发电线圈34两端的主轴1上开设有连接孔,电缆6经连接孔伸出并与电机发电线圈34两端的连接端口相连。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种串联式高空发电方法,取主轴,在主轴上沿长度方向依次分布固定设置风力发电机组,并在风力发电机组之间的主轴上固定浮体,且浮体产生的浮力大于等于主轴、浮体和风力发电机组的重力,以使装置整体漂浮在高空,主轴的一端通过绳索与地面固定桩相连,风力发电机组的电力输出端通过电缆与地面基站相连,用于将所产生的电能输送至地面基站。
2.一种串联式高空发电***,其特征在于:包括主轴、浮体和风力发电机组,风力发电机组沿主轴的长度方向依次分布固定于主轴上,风力发电机组之间的主轴上还固定有浮体,主轴的一端通过绳索与地面固定桩相连,风力发电机组的电力输出端通过电缆与地面基站相连,用于将所发出的电能输送至地面基站。
3.根据权利要求2所述一种串联式高空发电***,其特征在于:所述风力发电机组沿主轴的长度方向等间距分布设置,相邻两个风力发电机组之间的主轴上均固定设置有浮体。
4.根据权利要求2所述一种串联式高空发电***,其特征在于:浮体为套设固定于主轴上的漂浮气囊,漂浮气囊内填充有氦气。
5.根据权利要求2所述一种串联式高空发电***,其特征在于:所述风力发电机组包括发电机和叶片,发电机套设于主轴上,且发电机通过轴承与主轴连接,叶片沿发电机的圆周方向分布设置于发电机的外壁上。
6.根据权利要求5所述一种串联式高空发电***,其特征在于:发电机内的主轴上固定有电机发电线圈,电机发电线圈两端的连接端口经电缆与地面基站相连,用于将电机发电线圈产生的电能输送至地面基站,发电机的内壁上固定有电机磁体。
7.根据权利要求2所述一种串联式高空发电***,其特征在于:所述主轴为空心结构,电缆伸至主轴内并与所述电机发电线圈两端的连接端口相连。
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