本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，特別是一種太陽能與風(fēng)能雙能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

太陽能和風(fēng)能都是可再生的綠色能源，用它們來發(fā)電符合人類對環(huán)境保護的要求，因而日益受到重視，各國大力發(fā)展?，F(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機的驅(qū)動能源有二種：一、自然風(fēng)，有風(fēng)就能使風(fēng)力發(fā)電機運轉(zhuǎn)發(fā)電；二、利用太陽能，人為的產(chǎn)生熱風(fēng)。具體方法是：建一個高塔（直徑較小，高度很高），塔內(nèi)放置風(fēng)力發(fā)電機，當(dāng)有陽光照射到空氣后，空氣受熱膨脹，密度變小而產(chǎn)生升力，這樣的熱風(fēng)被導(dǎo)入高塔下部，因為高塔的抽吸作用，快速上升，形成人為熱風(fēng)，吹過葉片，帶動風(fēng)力發(fā)電機運轉(zhuǎn)發(fā)電。

現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，只能利用上述的一種風(fēng)，即只能單獨利用自然風(fēng)或人為熱風(fēng)，而不能同時有效利用二者進行發(fā)電。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供太陽能與風(fēng)能雙能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，綜合利用自然風(fēng)和人為熱風(fēng)共同發(fā)電，發(fā)電持續(xù)時間更長，發(fā)電量更大。

為此本發(fā)明設(shè)計采用如下方案：

太陽能與風(fēng)能雙能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括支柱以及固定于支柱上的聚風(fēng)塔，所述聚風(fēng)塔為兩端開口的中空圓錐臺，且聚風(fēng)塔的頂部以下設(shè)有先收縮后擴張的咽喉部，所述聚風(fēng)塔的底部與地面之間留有供自然風(fēng)通過的空間；所述聚風(fēng)塔下方的地面中心設(shè)有圓錐臺形的導(dǎo)向塔座，所述導(dǎo)向塔座的中心設(shè)有圓形凸臺，所述圓形凸臺上套裝有導(dǎo)向錐，導(dǎo)向錐的外錐面上設(shè)有若干條螺旋形的導(dǎo)向槽，所述圓形凸臺的中心垂直安裝有下風(fēng)式風(fēng)力發(fā)電機；當(dāng)風(fēng)力足以損壞所述下風(fēng)式風(fēng)力發(fā)電機的葉片時，所述導(dǎo)向錐隨該風(fēng)力作用可以圓形凸臺為中心自轉(zhuǎn)；所述支柱、聚風(fēng)塔、導(dǎo)向塔座及導(dǎo)向錐均為金屬材質(zhì)。

進一步，所述導(dǎo)向塔座的投影面積大于聚風(fēng)塔的最大直徑面積。

進一步，圍繞所述聚風(fēng)塔的周邊地面上鋪設(shè)有環(huán)形反光鏡陣列。

進一步，所述環(huán)形反光鏡陣列為雙層結(jié)構(gòu)，包括位于下層的用于將陽光反射會聚至導(dǎo)向塔座上的下反光鏡陣列，以及位于上層的用于將陽光反射會聚至聚風(fēng)塔外表面的上反光鏡陣列。

進一步，所述聚風(fēng)塔的錐面與地面的夾角為74°-84°，導(dǎo)向塔座及導(dǎo)向錐的錐面與地面的夾角為6°-16°。

進一步，所述聚風(fēng)塔、支柱、導(dǎo)向塔座及導(dǎo)向錐的外表面為黑色

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)將自然風(fēng)力發(fā)電和人為熱風(fēng)發(fā)電有效結(jié)合，可單獨進行自然風(fēng)力發(fā)電、人為熱風(fēng)發(fā)電，亦可同時進行自然風(fēng)力發(fā)電和人為熱風(fēng)發(fā)電；而傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機在使用中，當(dāng)自然風(fēng)力過大時，會導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機上的葉片受損，普通的風(fēng)力發(fā)電機均有專門機構(gòu)負責(zé)解決，但機構(gòu)都比較復(fù)雜，成本較高；而本發(fā)明的系統(tǒng)在風(fēng)力過大影響到葉片的安全時，過大的風(fēng)力會吹動導(dǎo)向錐圍繞導(dǎo)向塔座的圓形凸臺自轉(zhuǎn)，消耗掉多余的能量，余下的風(fēng)力可以安全的推動風(fēng)力發(fā)電機的葉片正常工作，結(jié)構(gòu)簡單，并能在風(fēng)力發(fā)電過程中自動完成對風(fēng)力發(fā)電機的保護。

綜上所述，本發(fā)明解決了現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電技術(shù)只能單獨利用自然風(fēng)或人為熱風(fēng)的問題，可將自然風(fēng)力和人為熱風(fēng)的能力疊加供風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電，具有更長的持續(xù)發(fā)電時間，及更高的發(fā)電量；同時本發(fā)明的各結(jié)構(gòu)件均為全金屬件，在工廠制造后，運到現(xiàn)場，即可快速拼裝完成，施工工期較短，投入成本較低，易于在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域大規(guī)模推廣使用。

附圖說明

下面結(jié)合附圖就本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明，其中：

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的整體俯視圖。

具體實施方式

實施例1

參照圖1所示的太陽能與風(fēng)能雙能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括聚風(fēng)塔1以及用于支撐聚風(fēng)塔1的支柱2，支柱2與聚風(fēng)塔1外形相配合將聚風(fēng)塔1的底部相對地面抬高h高度，以留有供自然風(fēng)通過的空間。

所述聚風(fēng)塔1為兩端開口的中空圓錐臺，且聚風(fēng)塔1的頂部以下設(shè)有先收縮后擴張的咽喉部11。所述聚風(fēng)塔1下方的地面中心設(shè)有錐形的導(dǎo)向塔座6，所述導(dǎo)向塔座6的中心設(shè)有圓形凸臺9，所述圓形凸臺9套裝有導(dǎo)向錐5，導(dǎo)向錐5的外錐面上設(shè)有若干條螺旋形的導(dǎo)向槽10，導(dǎo)向錐5在一般風(fēng)力情況下不會轉(zhuǎn)動，但當(dāng)風(fēng)力足以損壞下風(fēng)式風(fēng)力發(fā)電機4的葉片時，導(dǎo)向錐5隨該風(fēng)力作用以圓形凸臺9為中心自轉(zhuǎn)。

所述圓形凸臺9的中心內(nèi)部設(shè)有發(fā)電機底座7，發(fā)電機底座7上端垂直安裝有下風(fēng)式風(fēng)力發(fā)電機4，風(fēng)先通過機艙，再掠過葉片，這樣風(fēng)力發(fā)電機的安裝位置可以比較低，便于安裝維修。與水平軸風(fēng)力發(fā)電機比較，不受高度尺寸影響，風(fēng)輪直徑可以比水平軸風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪直徑大得多，因為風(fēng)輪直徑越大捕獲的風(fēng)能越多，因而可以低風(fēng)速啟動。

由于陽光照在聚風(fēng)塔1上會在導(dǎo)向塔座6上產(chǎn)生陰影，陰影部分的溫度較低，會影響熱風(fēng)的溫度，為了解決這一問題，本實施例采用以下兩個措施：1、將導(dǎo)向塔座6的投影面積設(shè)計大于聚風(fēng)塔1的最大直徑面積，以減小陰影的影響；2、同時圍繞聚風(fēng)塔1的周邊地面上鋪設(shè)有環(huán)形反光鏡陣列8，將陽光會聚于聚風(fēng)塔1及導(dǎo)向塔座6上，以增強對太陽能的利用。

考慮到環(huán)形反光鏡陣列8要將陽光既反射到聚風(fēng)塔1上，也要反射到導(dǎo)向塔座6上，優(yōu)選的將環(huán)形反光鏡陣列8設(shè)計分成上、下雙層結(jié)構(gòu)，將位于下層的下反光鏡陣列81的反光鏡角度調(diào)到使其反射光會聚到導(dǎo)向塔座6上，位于上層的上反光鏡陣列82的反光鏡角度調(diào)到使其反射光會聚到聚風(fēng)塔1的外表面上即可。

所述支柱2、聚風(fēng)塔1、導(dǎo)向塔座6及導(dǎo)向錐5均為全金屬件，可選用鋼、鐵合金、鋁合金等。在工廠制造后，運到現(xiàn)場，很快可以拼裝完成，施工工期較短，成本較低。同時為了加強熱風(fēng)風(fēng)能，聚風(fēng)塔1、支柱2、導(dǎo)向塔座6及導(dǎo)向錐5的外表面均涂裝成黑色，以增強陽光的吸收，溫度可以升得更高。設(shè)計聚風(fēng)塔1的錐面與地面的夾角為74°-84°；導(dǎo)向塔座6及導(dǎo)向錐5的錐面與地面的夾角設(shè)計為6°-16°，以利于風(fēng)在經(jīng)過這兩個錐面處受阻壓縮而加速。

本發(fā)明的工作原理如下：

一、當(dāng)僅有陽光時：

陽光（包括環(huán)形反光鏡陣列的反射光）照在全金屬制的聚風(fēng)塔1、支柱2、導(dǎo)向塔座6及導(dǎo)向錐5上時，由于金屬的導(dǎo)熱性能很好，它們會快速吸熱并升溫，同時和其接觸的空氣之間產(chǎn)生熱交換，即將溫度低于它的空氣加熱，使其體積膨脹，密度降低，產(chǎn)生升力，變成人為熱風(fēng)。當(dāng)熱風(fēng)在聚風(fēng)塔1內(nèi)上升時因聚風(fēng)塔1光滑的內(nèi)表面是帶有斜度的，熱氣流流過光滑的斜坡時會因受阻壓縮而引起氣流加速。當(dāng)加速氣流再上升并通過聚風(fēng)塔1的咽喉部11時，會因噴管效應(yīng)而再次加速，高速氣流吹過葉片3，使其旋轉(zhuǎn)并帶動下風(fēng)式風(fēng)力發(fā)電機4工作發(fā)出電力。

二、當(dāng)僅有自然風(fēng)時：

當(dāng)風(fēng)從聚風(fēng)塔1的最下端和地面之間的空間吹進去時，迎面碰到的是錐形的導(dǎo)向塔座6，因?qū)蛩?的外形是圓錐臺形，風(fēng)會改變方向朝上方吹去，后遇到導(dǎo)向錐5，這二者的外表面形狀具有差異，而風(fēng)對物體的外形很敏感，遇到它們后結(jié)果會很不一樣：

當(dāng)風(fēng)吹到導(dǎo)向塔座6時，因其外表錐面為光滑的斜面，風(fēng)會因受阻壓縮而加速。再上升到導(dǎo)向錐5表面時，因其表面上有螺旋導(dǎo)向槽10而發(fā)生旋轉(zhuǎn)；當(dāng)風(fēng)吹到導(dǎo)向錐5表面時，則直接隨其表面的螺旋導(dǎo)向槽10旋轉(zhuǎn)上升。不管風(fēng)從哪個方向吹來都可以向上充滿聚風(fēng)塔1內(nèi)部，而不會受到風(fēng)向的影響。

如果沒有導(dǎo)向錐5，則雖然某個方向吹來的風(fēng)能在導(dǎo)向塔座6的錐面幫助下，改變風(fēng)向，向上吹去，但只會在迎風(fēng)面上向上吹，聚風(fēng)塔內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電機的葉片3就會受到一個偏心力矩的作用，長時間運轉(zhuǎn)會使葉片損壞，造成風(fēng)力發(fā)電機無法工作。

當(dāng)風(fēng)經(jīng)螺旋導(dǎo)向槽10而發(fā)生旋轉(zhuǎn)后繼續(xù)向上朝聚風(fēng)塔1內(nèi)吹去，并充滿整個聚風(fēng)塔1內(nèi)部，當(dāng)加速后的風(fēng)向上吹至聚風(fēng)塔1的咽喉部11處時，會因噴管效應(yīng)再次加速并從聚風(fēng)塔頂部噴出，后面的風(fēng)會高速跟進而吹過葉片3，使其運轉(zhuǎn)，并帶動下風(fēng)式風(fēng)力發(fā)電機4運轉(zhuǎn)發(fā)電。

三、當(dāng)兼有陽光和自然風(fēng)時：

上述一、二兩種高速氣流（自然風(fēng)和人為熱風(fēng)）會迭加，使葉片3得到強大的風(fēng)力，帶動下風(fēng)式風(fēng)力發(fā)電機4發(fā)電，相較于單一能源風(fēng)力發(fā)電機力所發(fā)出電力要超出很多，發(fā)電時間也更長。

同時本發(fā)明的安全性能可靠，一般風(fēng)力過大，會造成風(fēng)力發(fā)電機上的葉片受損，為此普通風(fēng)力發(fā)電機均有專門機構(gòu)負責(zé)解決，但機構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高。而本發(fā)明則采用導(dǎo)向錐5配合導(dǎo)線塔座6的機構(gòu)，當(dāng)風(fēng)力過大影響到葉片3的安全時，過大的風(fēng)力會吹動導(dǎo)向錐5以圓形凸臺9為中心自轉(zhuǎn)，消耗掉多余的能量，余下的風(fēng)力可以安全的推動下風(fēng)式風(fēng)力發(fā)電機4正常工作；該結(jié)構(gòu)簡單可靠，并能自動完成，無需人為干涉。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳具體實施方式，但本發(fā)明保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此本發(fā)明保護范圍以權(quán)利要求書的保護范圍為準。