專(zhuān)利名稱(chēng)：高空風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電裝置，該裝置利用具有浮力的氣囊捕獲高空 的風(fēng)力資源，帶動(dòng)地面上的發(fā)電機(jī)發(fā)電。
背景技術(shù)：
風(fēng)力資源是一種取自不盡、用之不竭的可再生資源，地球上的風(fēng)力資 源及其豐富，可開(kāi)發(fā)利用的風(fēng)力資源超過(guò)水力資源的十倍，所以其開(kāi)發(fā)潛 力十分巨大，包括我國(guó)在內(nèi)的世界各國(guó)都在積極開(kāi)發(fā)風(fēng)電，近年來(lái)，全球 風(fēng)力發(fā)電的裝機(jī)容量每年都超過(guò)了 15%。然而，也有一些不利因素制約了 風(fēng)電的發(fā)展，例如，地面上的風(fēng)力資源能量密度低，風(fēng)力和風(fēng)向不穩(wěn)定， 造成風(fēng)力發(fā)電設(shè)備過(guò)于龐大，發(fā)電效率低，成本高。
高空的風(fēng)力資源數(shù)倍于地面，而且風(fēng)力和風(fēng)向都很穩(wěn)定，和地面相比， 有很大的優(yōu)勢(shì)。然而，由于無(wú)法很好解決如何將風(fēng)力發(fā)電裝置送上高空的 難題，所以，髙空風(fēng)力發(fā)電目前還是一片空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，提供一種風(fēng)力發(fā)電裝置及其方法，利用高空
的強(qiáng)勁風(fēng)力發(fā)電。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明通過(guò)下述措施實(shí)現(xiàn)包括具 有浮力的氣囊，固定氣囊的繩索以及位于地面上的發(fā)電機(jī)和巻揚(yáng)機(jī)，和運(yùn) 行控制系統(tǒng)。
氣囊呈扁平狀，其迎風(fēng)角度可以調(diào)節(jié)。
繩索的一端固定在氣囊的幾何中心點(diǎn)上，另一端繞在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上，或與轉(zhuǎn)子相連接的傳動(dòng)設(shè)備上。
高空發(fā)電機(jī)的工作過(guò)程如下運(yùn)行控制系統(tǒng)調(diào)整氣囊的迎風(fēng)角度，使 其正面迎風(fēng)，在風(fēng)力作用下，氣囊從初始位置開(kāi)始沿風(fēng)向運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)繩 索，拉動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電。此為發(fā)電階段。氣囊運(yùn)動(dòng)一段距離之后，必須收 回到初始位置。運(yùn)行控制系統(tǒng)調(diào)整氣囊的迎風(fēng)角度，使其側(cè)面迎風(fēng)，啟動(dòng) 地面的巻揚(yáng)機(jī)，沿逆風(fēng)方向把氣囊牽引回初始位置。此為回收階段，回收 階段會(huì)消耗少量電力。發(fā)電階段是正面迎風(fēng)，受風(fēng)面大，而回收階段是側(cè) 面迎風(fēng)，受風(fēng)面小，所以發(fā)電階段所產(chǎn)生的電力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于回收階段所消耗 的電力。兩個(gè)階段不斷交替循環(huán)進(jìn)行。
和其它風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是可以利用髙空豐富 的風(fēng)力資源，發(fā)電效率高，成本低，并且不會(huì)占用寶貴的土地資源，也不 受地面上地形地貌的限制。


附圖為本發(fā)明氣囊及繩索的示意性視圖。 實(shí)施方式
包括具有浮力的氣囊1，固定氣囊的繩索3以及位于地面上的發(fā)電機(jī) 和巻揚(yáng)機(jī)，和運(yùn)行控制系統(tǒng)。繩索的一端安裝在氣囊的幾何中心點(diǎn)上，另 一端直接繞在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上，或與轉(zhuǎn)子相連接的傳動(dòng)設(shè)備上。氣囊呈扁 平的圓形，充滿(mǎn)氦氣，將其升髙到4000米的高空，位于飛機(jī)的航線(xiàn)之外。 繩索用高強(qiáng)度、低密度纖維如凱夫拉材料制成。在氣囊的邊緣按等邊三角 形選三個(gè)點(diǎn)，在這三個(gè)點(diǎn)上安裝三個(gè)GPS定位接收裝置4，每個(gè)點(diǎn)安裝一個(gè)，用于獲取這些點(diǎn)在空間的位置和高度。運(yùn)行控制系統(tǒng)接收到這些點(diǎn)的 位置信息后，根據(jù)三點(diǎn)決定一個(gè)平面的原理，計(jì)算出氣囊平面在三維空間 的位置和角度，再結(jié)合高空的風(fēng)向，即可求出當(dāng)前氣囊的迎風(fēng)角度。在上
述三個(gè)點(diǎn)上安裝三根分繩索2，并將其連接到固定氣囊的繩索3上，三根 分繩索可以根據(jù)運(yùn)行控制系統(tǒng)的指令，改變自身的長(zhǎng)度。當(dāng)需要調(diào)節(jié)氣囊 的迎風(fēng)角度時(shí)，運(yùn)行控制系統(tǒng)首先計(jì)算出氣囊的當(dāng)前角度以及氣囊的最終 角度，然后統(tǒng)一調(diào)節(jié)三根分繩索的長(zhǎng)度，改變氣囊的迎風(fēng)角，直至達(dá)到指 定角度。
高空發(fā)電機(jī)在工作時(shí)，根據(jù)當(dāng)前的風(fēng)力，運(yùn)行控制系統(tǒng)首先計(jì)算出氣 囊在空中最佳的發(fā)電階段運(yùn)行軌跡和回收階段運(yùn)行軌跡，使得發(fā)電階段生 產(chǎn)的電力最多，而回收階段消耗的電力最少。然后，運(yùn)行控制系統(tǒng)向分繩 索發(fā)送控制信息，調(diào)節(jié)氣囊的迎風(fēng)角，使其沿著選定的軌跡運(yùn)動(dòng)，拉動(dòng)地 面上的發(fā)電機(jī)發(fā)電。
當(dāng)風(fēng)力太大時(shí)，可以放出氣囊中的氦氣，收回氣囊，使其免遭損壞。 氣囊在高空中工作，還安裝了防雷擊設(shè)備以及防飛機(jī)撞擊的燈光告警 設(shè)備。
還可以考慮在氣囊的表面安裝光伏電池，進(jìn)一步提高發(fā)電能力。 下面是多臺(tái)發(fā)電機(jī)的實(shí)施例
將多臺(tái)發(fā)電機(jī)錯(cuò)峰運(yùn)行， 一部分發(fā)電機(jī)處在回收階段，另一部分正好 處在發(fā)電階段。這樣交替發(fā)電，可以使整個(gè)機(jī)組的發(fā)電比較平穩(wěn)，減少電 網(wǎng)的起伏波動(dòng)。
權(quán)利要求
1. 一種高空風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括具有浮力的氣囊，固定氣囊的繩索以及位于地面上的發(fā)電機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)，以及運(yùn)行控制系統(tǒng)，其特征在于繩索是繞在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上，或與轉(zhuǎn)子相連接的傳動(dòng)設(shè)備上，當(dāng)氣囊在風(fēng)力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
2、 如權(quán)利要求1所述的高空風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是氣囊呈扁平狀。
3、 如權(quán)利要求1所述的高空風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是發(fā)電時(shí)，氣囊是正面 迎風(fēng)的。
4、 如權(quán)利要求1所述的高空風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是當(dāng)氣囊被收回時(shí)，氣 囊是側(cè)面迎風(fēng)的。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種高空風(fēng)力發(fā)電裝置，包括具有浮力的氣囊，固定氣囊的繩索以及位于地面上的發(fā)電機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)以及運(yùn)行控制系統(tǒng)。固定氣囊的繩索一端固定在氣囊的幾何中心點(diǎn)上，另一端繞在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上，或與轉(zhuǎn)子相連接的傳動(dòng)設(shè)備上。氣囊呈扁平狀，其迎風(fēng)角度可以調(diào)節(jié)。高空發(fā)電機(jī)的工作過(guò)程如下運(yùn)行控制系統(tǒng)調(diào)整氣囊的迎風(fēng)角度，使其正面迎風(fēng)，在風(fēng)力作用下，氣囊從初始位置開(kāi)始沿風(fēng)向運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)繩索，拉動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電。此為發(fā)電階段。氣囊運(yùn)動(dòng)一段距離之后，必須收回到初始位置。運(yùn)行控制系統(tǒng)調(diào)整氣囊的迎風(fēng)角度，使其側(cè)面迎風(fēng)，啟動(dòng)地面的卷?yè)P(yáng)機(jī)，沿逆風(fēng)方向把氣囊牽引回初始位置。此為回收階段。兩個(gè)階段不斷交替循環(huán)進(jìn)行。
文檔編號(hào)F03D5/06GK101289991SQ20081006587
公開(kāi)日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2008年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者胡世曦 申請(qǐng)人:胡世曦