專利名稱：陣列式風(fēng)力發(fā)電裝置及陣列式風(fēng)力應(yīng)用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，特別是涉及一種風(fēng)力發(fā)電裝置、風(fēng)力應(yīng)用系統(tǒng)及風(fēng)能利用方法。
背景技術(shù)：
人類社會(huì)面臨能源危機(jī)與環(huán)境危機(jī)，再生能源如風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、潮汐能?被日益廣泛地用于發(fā)電以降低人類社會(huì)對(duì)礦物能源(煤、石油、天然氣、核能)的依賴，其中 風(fēng)能以其大容量、短能源回報(bào)平衡期(所產(chǎn)生的能源超過制造風(fēng)能系統(tǒng)時(shí)所耗費(fèi)的能源的 時(shí)間，小于半年)及接近市場電價(jià)的發(fā)電成本，成為近年來迅速增長的領(lǐng)域。目前的風(fēng)力發(fā)電包括塔式水平軸與垂直軸風(fēng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。如圖1所示，主流的水 平軸風(fēng)電包括基座5、風(fēng)塔6、裝在轉(zhuǎn)軸2上的葉片1、齒輪變速箱3、發(fā)電機(jī)4、塔頂封裝系統(tǒng) 7以及控制與電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。隨著單機(jī)功率的增加，大功率(> 500KW)風(fēng)塔的制造與安裝 成本大大增加，對(duì)系統(tǒng)的多種要求也更加苛刻，比如，葉片長度需要超過數(shù)十米(> 2兆瓦， > 50米)。目前一般用復(fù)合材料層層疊加造出復(fù)雜的三維葉片形狀，風(fēng)塔高度可超過100 米。由于塔頂巨大的載重量，加上要保持塔身在各種情形下的平衡，塔體必須用足夠的尺寸 與材料以保證強(qiáng)度，基座必須填充大量的水泥加固。盡管飛鳥撞擊與噪音污染不是主要問題，但其它一系列環(huán)境問題不容忽視。這些 問題包括(1)超大型結(jié)構(gòu)的運(yùn)輸與安裝涉及新開臨時(shí)道路與砍伐林木；(2)為保證風(fēng)場效 率，風(fēng)塔周圍要求為低矮植被，高大林木需要清除；(3)大規(guī)模的水泥應(yīng)用改變局部土壤， 引發(fā)一系列與水泥生產(chǎn)有關(guān)的環(huán)境問題；(4)復(fù)合材料應(yīng)用了大量難以回收的化工材料。此外，將核心發(fā)電系統(tǒng)置于高空，增加了維護(hù)成本；超大型機(jī)械構(gòu)件對(duì)齒輪承載系 統(tǒng)提出了嚴(yán)格的要求，目前風(fēng)力齒輪的磨損問題嚴(yán)重，制約了系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)今主流風(fēng)電在過低(4-6米/秒)或過高風(fēng)速(約25米/秒)時(shí)都需要進(jìn)入保 護(hù)狀態(tài)，停止正常發(fā)電。更主要的，上述風(fēng)電系統(tǒng)由于需要調(diào)整葉片迎風(fēng)方向，控制系統(tǒng)復(fù)雜化。其龐大結(jié) 構(gòu)使其在許多地區(qū)如海島、山頂、水面、樓頂?shù)?，難以廣泛應(yīng)用。圖2為垂直軸風(fēng)電系統(tǒng)，包括基座5、裝在轉(zhuǎn)軸2上的葉片1、齒輪變速箱3、發(fā)電機(jī) 4。由于將齒輪箱和發(fā)電機(jī)放近地面，加上其對(duì)稱的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，相對(duì)于圖1中的塔式水平軸 風(fēng)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)迎風(fēng)角不敏感，安裝維護(hù)相對(duì)容易。其缺點(diǎn)為迎風(fēng)面積不大，發(fā)電效率 低于圖1系統(tǒng)。此類系統(tǒng)多為中低功率系統(tǒng)。目前的風(fēng)力系統(tǒng)主要用來發(fā)電，為解決風(fēng)力的波動(dòng)，風(fēng)電系統(tǒng)往往與傳統(tǒng)電網(wǎng)相 連或自帶能量儲(chǔ)存系統(tǒng)。盡管風(fēng)力發(fā)電廠會(huì)將多個(gè)風(fēng)機(jī)的電力集合，上述風(fēng)電系統(tǒng)仍為離散系統(tǒng)，即一個(gè) 風(fēng)塔對(duì)應(yīng)一臺(tái)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)之間有許多間隙。這種布局造成了風(fēng)塔結(jié)構(gòu)的浪費(fèi)及風(fēng)場風(fēng)能的 無效流失(經(jīng)過風(fēng)機(jī)葉片的風(fēng)能為有效流失，是必要的流失)。因此，人類需要可廣泛適用于各種地區(qū)的，功率可擴(kuò)展，效率更高，運(yùn)輸、安裝與維護(hù)更方便更低廉的風(fēng)力系統(tǒng)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種風(fēng)能利用效率高、制造及安裝成本低、適合各種地 區(qū)應(yīng)用的陣列式風(fēng)力發(fā)電裝置。本實(shí)用新型的目的還在于提供一種陣列式風(fēng)力應(yīng)用系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種陣列式風(fēng)力發(fā)電裝置，它包 括風(fēng)機(jī)構(gòu)架，所述風(fēng)機(jī)構(gòu)架上裝有由至少兩個(gè)風(fēng)機(jī)單元構(gòu)成的風(fēng)機(jī)陣列。還包括有安裝基座，所述風(fēng)機(jī)構(gòu)架裝在所述安裝基座上；或者還包括設(shè)置在風(fēng)機(jī) 構(gòu)架周邊的固定基座，所述風(fēng)機(jī)構(gòu)架與固定基座之間設(shè)有支撐固定連接件。所述的各風(fēng)機(jī)單元為垂直軸風(fēng)機(jī)發(fā)電單元，由風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸、固定在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的風(fēng) 機(jī)葉片、發(fā)電單元組成，所述風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸一端可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在風(fēng)機(jī)構(gòu)架上，另一端與發(fā)電單元相 連接。所述的風(fēng)機(jī)構(gòu)架包括剛性構(gòu)架和柔性構(gòu)架。一種陣列式風(fēng)力應(yīng)用系統(tǒng)，它包括陣列式風(fēng)力發(fā)電裝置和能量就地應(yīng)用單元，陣 列式風(fēng)力發(fā)電裝置包括風(fēng)機(jī)構(gòu)架，所述風(fēng)機(jī)構(gòu)架上裝有由至少兩個(gè)風(fēng)機(jī)單元構(gòu)成的風(fēng)機(jī)陣 列，所述風(fēng)力發(fā)電裝置的電能輸出端和能量就地應(yīng)用單元相連接。所述能量就地應(yīng)用單元為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)或者空氣凈化系統(tǒng)。還包括有安裝基座，所述風(fēng)機(jī)構(gòu)架裝在所述安裝基座上。還包括設(shè)置在風(fēng)機(jī)構(gòu)架周邊的固定基座，所述風(fēng)機(jī)構(gòu)架與固定基座之間設(shè)有支撐 固定連接件。所述的各風(fēng)機(jī)單元為垂直軸風(fēng)機(jī)發(fā)電單元，由風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸、固定在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的風(fēng) 機(jī)葉片、發(fā)電單元組成，所述風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸一端可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在風(fēng)機(jī)構(gòu)架上，另一端與發(fā)電單元相 連接。本實(shí)用新型通過將若干風(fēng)機(jī)單元裝在風(fēng)機(jī)構(gòu)架上構(gòu)成陣列，一方面可以更有效地 利用風(fēng)場空間，同時(shí)由于多個(gè)風(fēng)機(jī)單元共用一個(gè)風(fēng)機(jī)構(gòu)架，大大降低了制造及安裝成本。由 于多個(gè)風(fēng)機(jī)單元組成風(fēng)機(jī)陣列，風(fēng)機(jī)葉片或葉片可以在各種方向的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，因此 就不需要像傳統(tǒng)的水平軸風(fēng)力發(fā)電裝置那樣將風(fēng)塔架得很高以獲得較大的發(fā)電功率，同時(shí) 安裝基座做得很低，還克服了傳統(tǒng)的垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置發(fā)電功率難以提高的缺陷。

圖1是傳統(tǒng)水平軸風(fēng)力發(fā)電裝置的示意圖；圖2是傳統(tǒng)垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置的示意圖；圖3是陣列式風(fēng)力發(fā)電裝置第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是陣列式風(fēng)力發(fā)電裝置第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是風(fēng)力發(fā)電裝置水平安裝的示意圖；圖6是風(fēng)力發(fā)電裝置斜面安裝的示意圖；圖7是風(fēng)力應(yīng)用系統(tǒng)第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是風(fēng)力應(yīng)用系統(tǒng)第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
圖3所示是陣列式風(fēng)力發(fā)電裝置的一種實(shí)施方式，在安裝基座5裝有風(fēng)機(jī)構(gòu)架8， 所述風(fēng)機(jī)構(gòu)架8上裝有由若干風(fēng)機(jī)單元構(gòu)成的風(fēng)機(jī)陣列。所述的各風(fēng)機(jī)單元為垂直軸風(fēng)機(jī) 發(fā)電單元，均由風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸2、固定在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸2上的風(fēng)機(jī)葉片1和發(fā)電單元10組成，發(fā)電單 元10包括齒輪變速箱3和發(fā)電機(jī)4。所述風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸2 —端可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在風(fēng)機(jī)構(gòu)架8上，另 一端與變速齒輪箱相連接。將風(fēng)機(jī)排成陣列，可以更有效地利用風(fēng)場空間。風(fēng)機(jī)葉片1采 用對(duì)稱式旋轉(zhuǎn)葉片，這種葉片可以在各種方向的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，從而簡化了傳統(tǒng)風(fēng)電的 控制系統(tǒng)。另外，對(duì)稱式旋轉(zhuǎn)葉片將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，有利于降低風(fēng)力對(duì)構(gòu)架的扭 矩。共用風(fēng)機(jī)構(gòu)架，可以減少材料消耗。葉片材料包括可以直接變形加工的金屬材料如鋁 合金、鋼等，也可以是復(fù)合材料。螺旋上升結(jié)構(gòu)的葉片為實(shí)用結(jié)構(gòu)之一，將螺旋上升結(jié)構(gòu)或 其它葉片結(jié)構(gòu)分為易于變形加工的小單元，再將這些小單元組裝到轉(zhuǎn)軸上，調(diào)整則可以組 裝成可擴(kuò)展的葉片系統(tǒng)。風(fēng)機(jī)構(gòu)架8可采用剛性構(gòu)架，也可采用柔性構(gòu)架，如滿足強(qiáng)度要求 的繩索。如圖4所示陣列式風(fēng)力發(fā)電裝置的另一種實(shí)施方式，包括風(fēng)機(jī)構(gòu)架8和設(shè)置在風(fēng) 機(jī)構(gòu)架8周邊的固定基座5，固定基座5與風(fēng)機(jī)構(gòu)架8之間通過支撐連接件9連接，風(fēng)機(jī)構(gòu) 架8裝有由若干風(fēng)機(jī)單元構(gòu)成的風(fēng)機(jī)陣列。所述風(fēng)機(jī)單元的構(gòu)成與第一種實(shí)施方式相同。上述兩種實(shí)施方式中，各風(fēng)機(jī)單元可以是如圖3所示全部豎直安裝在風(fēng)機(jī)構(gòu)架上 的，也可以如圖4所示，其中一部分風(fēng)機(jī)單元豎直安裝在風(fēng)機(jī)構(gòu)架上，另一部分風(fēng)機(jī)單元水 平安裝在風(fēng)機(jī)構(gòu)架上，或者以傾角α傾斜安裝在風(fēng)機(jī)構(gòu)架上。在便于安裝風(fēng)機(jī)陣列的地 方，也可以不設(shè)置安裝基座或者固定基座，發(fā)電單元也可以不設(shè)齒輪變速箱。圖5所示是風(fēng)力發(fā)電裝置水平安裝的示意圖，它可以安裝在地面、樓頂?shù)壬厦?，圖 6所示是風(fēng)力發(fā)電裝置傾斜安裝的示意圖，采用這種方式可以安裝在山坡、海灘、島嶼等具 有特殊地貌的地方。安裝在斜坡上時(shí)，為保持風(fēng)力發(fā)電裝置的穩(wěn)定性，可以在安裝基座5朝 向下坡的一側(cè)加裝阻擋機(jī)構(gòu)11。圖5和圖6中，用標(biāo)號(hào)12代表整個(gè)風(fēng)機(jī)陣列。圖7所示是陣列式風(fēng)力應(yīng)用系統(tǒng)第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，它包括陣列式風(fēng) 力發(fā)電裝置和能量就地應(yīng)用單元，可以采用如圖7所示的第一種實(shí)施方式的陣列式風(fēng)力發(fā) 電裝置，也可以采用第二種實(shí)施方式的陣列式風(fēng)力發(fā)電裝置。所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的電能 輸出端直接和能量就地應(yīng)用單元相連接，使陣列式風(fēng)力發(fā)電裝置發(fā)出的電能可以直接用于 局部的能量就地應(yīng)用單元。能量就地應(yīng)用單元可以是空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)或者空氣凈化系統(tǒng)。圖8所示陣列式風(fēng)力應(yīng)用系統(tǒng)第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，在圖7的基礎(chǔ)上，還 可以包括能量轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)單元，陣列式風(fēng)力發(fā)電裝置發(fā)出的電能可以存儲(chǔ)在能量轉(zhuǎn)化與存 儲(chǔ)單元內(nèi)。能量轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)單元可以是局部地區(qū)或遠(yuǎn)距離堿金屬能量儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化單元、局部 地區(qū)或遠(yuǎn)距離水處理或水淡化系統(tǒng)。在上述實(shí)施方式中，本實(shí)用新型的安裝基座包括傳統(tǒng)的挖地基填充水泥的安裝方 法或箱體式安裝方法，所述箱體安裝方法包括在箱體中填充流體如水或水沙混合物或小塊 固體如小塊沙石，以適應(yīng)復(fù)雜地貌。若填充物為水，則可以在方便地域遠(yuǎn)程輸水，該方案尤 其實(shí)用于近水地帶，如海島，河床。如此，箱體及填充料均可以低成本運(yùn)輸，填充物為天然資源，可以就近取材。箱體底部可以是柔性結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)復(fù)雜地形。
傳統(tǒng)風(fēng)力應(yīng)用主要為發(fā)電與電能存儲(chǔ)，本實(shí)用新型強(qiáng)調(diào)因地制宜，多管齊下，將風(fēng) 機(jī)所集中的風(fēng)能以最簡潔有效的方法加以利用。其實(shí)電能只是人類社會(huì)消費(fèi)的中間環(huán)節(jié)， 如果能將風(fēng)力直接用于國計(jì)民生，則可以簡化許多風(fēng)能利用的中間環(huán)節(jié)。比如，大都市面臨 空氣污染控制，活動(dòng)場所溫度控制及其他能量需求?？梢栽诔鞘蟹奖愕貛В鐦琼敾虻孛娼?立風(fēng)陣，風(fēng)陣所產(chǎn)生的動(dòng)能或電能可以直接驅(qū)動(dòng)空氣循環(huán)和過濾系統(tǒng)。如此，風(fēng)力的間歇性 不再是必須避免的缺點(diǎn)。另外，還可以將風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的電能直接與溫度控制系統(tǒng)相連，進(jìn)行制 冷或加熱。這對(duì)于冬季寒冷的北方或炎熱地區(qū)尤其有效。當(dāng)然，大規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)可以與電 網(wǎng)并入系統(tǒng)相連。另外，該風(fēng)力系統(tǒng)可以與太陽能或其他能源系統(tǒng)互補(bǔ)，以進(jìn)一步增加局部再生能 源的利用效率及系統(tǒng)的可靠性。上述能量轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括將波動(dòng)性風(fēng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能.比如，將風(fēng)電用于 凈化水源或鹽水淡化，所得水具備商業(yè)價(jià)值?？梢詫L(fēng)電用于電解反應(yīng)中，提取物質(zhì)如金屬 鎂、鈉等，而提取的鎂、鈉等可以作為能量載體，將風(fēng)能長期匯集或平均化釋放。下面舉例說明陣列式風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電效率采用螺旋上升結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子葉片，葉片半徑可以為10米，寬度可以為3米，可以重復(fù) 以組成長達(dá)20米以上的風(fēng)能轉(zhuǎn)子。下面我們分析該系統(tǒng)的風(fēng)力容量.定義P為單機(jī)發(fā)電功率，單位瓦；Rho為空氣密度，海面約為1. 225公斤/米3 ；A為轉(zhuǎn)子覆蓋面積，單位米2 ；Cp為風(fēng)力利用系數(shù)，最大理論值為0. 59 (Betz limit)，好的設(shè)計(jì)可達(dá)0. 35 ；V為風(fēng)速，單位米/秒.用11米/秒來評(píng)價(jià)風(fēng)機(jī).Ng為電機(jī)效率，目前電機(jī)為50% -80% ；Nb為齒輪箱，軸承等的機(jī)械能轉(zhuǎn)化效率，可高達(dá)90-95%，P_wind為經(jīng)過葉片的總風(fēng)能.貝Ij =P = 0. 5x rho χ A χ Cp χ V3x Ng χ Nb表1:陣列式風(fēng)電計(jì)算Hei^it Width A Wind AirDensity Cp (0.35-0.59) Ng Nb P_wind P(pi) (pi) (pT2) V(JnZs) (kg/ml)(>0.5, (KW) (KW)0. 80)20.00 20.00 400.001 1.00 1.23 0.45 0.70 0.98 32& 10 100.6720.00 10.00 200.001 1.00 1.23 0.45 0.70 0.98 163.05 50.3310.00 10.00 100.001 1.00 1.23 0.45 0.70 0.98 81.52 175.00 5.00 25.00 11.00 1.23 0.45 0.70 0.98 20.38 6.29表2 水平軸傳統(tǒng)葉片風(fēng)電計(jì)算表Height RadiusWind AirDensity CpP_wind(pi) (pi) A(m"2) Y Ws) (kg/m"3) (0.35-0.59) Ng Nb(KW) P(KW)150.00 70.00 15386.00 11.00 1.23 0.35 0.50 0.95 12543.24 2085.31[0067]100.0050.007850.0011.001.230.350.500.956399.611063.94[0068]20.0010.00314 0011.001.230.350.600.95255.9851.07[0069]20.002.7523.7511.001.230.4D0.650.9519.364 78[0070]如表1可見，20米長半徑10米的葉片在11米/'秒風(fēng)速下可產(chǎn)生 100KW電力，即
使5米高半徑2. 5米的葉片也可以產(chǎn)生>6KW的電力。相比而言，傳統(tǒng)水平軸葉片(見圖 1)的發(fā)電量大致如表2所示，20米高半徑10米的葉片在11米/秒風(fēng)速下可產(chǎn)生 50KW 的電力。同樣空間，風(fēng)力利用率約為風(fēng)陣的50%。150米高半徑70米的巨型風(fēng)塔可產(chǎn)生 2MW電力，這可以由20個(gè)100KW的風(fēng)陣來對(duì)等實(shí)現(xiàn)，而總體制造安裝成本大大低于巨型風(fēng) 塔，原因如下約10米長5米寬的葉片可以由板型金屬直接變形加工完成，可以高速批量生 產(chǎn)，因而總體葉片的生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于巨型復(fù)合材料葉片；用鋁合金或薄鋼板，可以降低總體 葉片重量；由于各個(gè)單元負(fù)載為相對(duì)于巨型電機(jī)的中低等，電機(jī)及相關(guān)傳輸系統(tǒng)技術(shù)成熟 可靠，供貨渠道廣泛，總體價(jià)格相對(duì)低廉；尺寸決定了其運(yùn)輸成本的低廉；更高的空間利用 率可降低對(duì)土地的使用費(fèi)；塔身低于50米，且扭矩較小，普通機(jī)械可以完成安裝，且不用大 規(guī)模準(zhǔn)備道路。本實(shí)用新型可以將風(fēng)力電能以固體或流體方式長期儲(chǔ)存下來，再將此流體或固體 用于勻速發(fā)電或直接投入商業(yè)應(yīng)用，舉例如下氧化鎂MgO可以分解生成金屬鎂，鎂在室溫下可以在空氣中長期儲(chǔ)存，又可以在 需要時(shí)與水反應(yīng)生成氫氣和熱量，也可以直接在空氣中燃燒生成氧化鎂，如此形成循環(huán)。鎂 有大量的商業(yè)應(yīng)用，用風(fēng)電或其它再生能源促進(jìn)鎂的循環(huán)，可以使波動(dòng)性能源或過剩能源 以固體能量儲(chǔ)存起來，同時(shí)不產(chǎn)生溫室氣體。金屬鈉和鋁可以類似地用于風(fēng)能的轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)存。同樣地，可以將風(fēng)電用于凈化水源或生產(chǎn)淡水，從而將波動(dòng)性的再生能源的價(jià)值 長期固定，進(jìn)入商業(yè)流通。由此啟發(fā)，可以派生很多商業(yè)應(yīng)用模式.這些應(yīng)用可以在風(fēng)力發(fā)電的局部地區(qū)， 也可以將電力輸送到方便地區(qū)再加以利用。本實(shí)用新型由于其方便的制造，運(yùn)輸，安裝及適應(yīng)性，可以有廣泛的應(yīng)用。以下列 舉幾種本實(shí)用新型應(yīng)用的實(shí)施例實(shí)施例1 城市風(fēng)力綜合利用系統(tǒng)在城市樓頂安裝風(fēng)陣.用水箱固定機(jī)組，從而減小對(duì)建筑物的影響。架構(gòu)高20米， 轉(zhuǎn)子直徑10米，垂直安裝。單機(jī)電能50千瓦，共10機(jī)組，合計(jì)500千瓦，所需建筑面積約 為15米*120米，葉片為鋁合金螺旋型以減少風(fēng)力扭矩。所發(fā)電能優(yōu)先用于建筑的空調(diào)系 統(tǒng)及空氣循環(huán)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)，多余電力并入電網(wǎng)或用于過濾城市空氣。對(duì)于空氣污染嚴(yán)重 的地區(qū)，可以在城市街道旁設(shè)立電力或風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的過濾系統(tǒng)，降低大氣中的粉塵等污染，由 環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)定期清理，過濾網(wǎng)膜使用可回收材料。實(shí)施例2 山區(qū)風(fēng)力綜合利用系統(tǒng)偏遠(yuǎn)山區(qū)風(fēng)力資源往往很豐富，但高海拔及運(yùn)輸?shù)睦щy限制了巨型風(fēng)機(jī)的使用。 在山頂安裝風(fēng)陣，就地取材，將沙石填入可折疊式箱體以固定機(jī)組，架構(gòu)高20米，轉(zhuǎn)子直徑 20米，垂直安裝，單機(jī)電能100千瓦，共60機(jī)組，合計(jì)6兆瓦，所需面積約為15米*120米， 葉片為鋁合金螺旋型以減少風(fēng)力扭矩。所發(fā)電能優(yōu)先用于建筑的空調(diào)系統(tǒng)及空氣循環(huán)系統(tǒng)，照明系統(tǒng)，多余電力并入電網(wǎng)。實(shí)施例3 沙漠風(fēng)電環(huán)保綜合利用系統(tǒng)風(fēng)沙較大地區(qū)，如沙漠或沙漠邊沿，地面空曠，環(huán)保任務(wù)嚴(yán)峻.可以在這些地區(qū)架設(shè)龐大風(fēng)陣，將風(fēng)機(jī)密集排列，對(duì)關(guān)鍵地帶形成降風(fēng)及發(fā)電功能。架構(gòu)高30米，轉(zhuǎn)子直徑30 米，機(jī)組高出地面5米以降低風(fēng)沙埋沒危險(xiǎn)，固定箱沉入沙中.垂直安裝，單機(jī)電能約180 千瓦.在4公里長，0.5公里寬的地帶，可以形成共300機(jī)組，合計(jì)54兆瓦。可以將風(fēng)力降 低至< 30%，從而減少沙塵暴的可能性。葉片為耐磨性鋼板，電力并入電網(wǎng)，或用于局部民 居及灌溉等應(yīng)用?？梢詫L(fēng)陣排成圈，構(gòu)架間可以用柔性連接以增強(qiáng)對(duì)地基變動(dòng)的適應(yīng)性.實(shí)施例4 海島類風(fēng)電環(huán)保綜合利用系統(tǒng)偏離大陸的海島，由于難以連接電網(wǎng)，導(dǎo)致人類居住的代價(jià)高昂，但海島及淺灘地 帶，風(fēng)能、太陽能及波浪能可以綜合利用，用于發(fā)電及生產(chǎn)淡水，提純海水中的礦物質(zhì)，從而 化海島地區(qū)為環(huán)保類經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。風(fēng)陣用適于斜面的安裝箱，架構(gòu)高20米，轉(zhuǎn)子直徑20米， 機(jī)組高出地面5-10米以降低海浪侵蝕危險(xiǎn)，垂直或水平安裝，單機(jī)電能約100千瓦。箱體 可以直接灌入海水，葉片用復(fù)合材料或不銹鋼材料，電力用于島上電力需求，多余電力用于 海水淡化及提純海水中的礦物質(zhì)?？梢杂媒饘冁V作為儲(chǔ)能原料。從上述表述可見，該發(fā)明因其安裝的廣泛適應(yīng)性及大容量發(fā)電特性，可以應(yīng)用于 很多地區(qū)，又因?yàn)閷L(fēng)能與實(shí)際應(yīng)用和儲(chǔ)能系統(tǒng)相結(jié)合，該發(fā)明派生出許多產(chǎn)品與系統(tǒng)。該 發(fā)明的實(shí)施可以增加社會(huì)就業(yè)機(jī)會(huì)，改善環(huán)境。其中的風(fēng)機(jī)為成熟技術(shù)，葉片以軸向?qū)ΨQ性 為主，可以為各種設(shè)計(jì)。業(yè)內(nèi)人士通過該發(fā)明的啟發(fā)，可以有更多的變化。
權(quán)利要求一種陣列式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，它包括風(fēng)機(jī)構(gòu)架，所述風(fēng)機(jī)構(gòu)架上裝有由至少兩個(gè)風(fēng)機(jī)單元構(gòu)成的風(fēng)機(jī)陣列。
2.如權(quán)利要求1所述的陣列式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，還包括有安裝基座，所述風(fēng) 機(jī)構(gòu)架裝在所述安裝基座上。
3.如權(quán)利要求1所述的陣列式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在風(fēng)機(jī)構(gòu)架周 邊的固定基座，所述風(fēng)機(jī)構(gòu)架與固定基座之間設(shè)有支撐固定連接件。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的陣列式發(fā)電裝置，其特征在于，所述的各風(fēng)機(jī)單元為垂 直軸風(fēng)機(jī)發(fā)電單元，由風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸、固定在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的風(fēng)機(jī)葉片、發(fā)電單元組成，所述風(fēng)機(jī) 轉(zhuǎn)軸一端可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在風(fēng)機(jī)構(gòu)架上，另一端與發(fā)電單元相連接。
5.如權(quán)利要求4所述的陣列式發(fā)電裝置，其特征在于，所述的風(fēng)機(jī)構(gòu)架包括剛性構(gòu)架 和柔性構(gòu)架。
6.一種陣列式風(fēng)力應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，它包括陣列式風(fēng)力發(fā)電裝置和能量就地應(yīng) 用單元，陣列式風(fēng)力發(fā)電裝置包括風(fēng)機(jī)構(gòu)架，所述風(fēng)機(jī)構(gòu)架上裝有由至少兩個(gè)風(fēng)機(jī)單元構(gòu) 成的風(fēng)機(jī)陣列，所述風(fēng)力發(fā)電裝置的電能輸出端和能量就地應(yīng)用單元相連接。
7.如權(quán)利要求6所述的陣列式風(fēng)力應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，所述能量就地應(yīng)用單元為 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)或者空氣凈化系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求6所述的陣列式風(fēng)力應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，還包括有安裝基座，所述風(fēng) 機(jī)構(gòu)架裝在所述安裝基座上。
9.如權(quán)利要求6所述的陣列式風(fēng)力應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在風(fēng)機(jī)構(gòu)架周 邊的固定基座，所述風(fēng)機(jī)構(gòu)架與固定基座之間設(shè)有支撐固定連接件。
10.如權(quán)利要求6 9任意一項(xiàng)所述的陣列式風(fēng)力應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，所述的各 風(fēng)機(jī)單元為垂直軸風(fēng)機(jī)發(fā)電單元，由風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸、固定在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的風(fēng)機(jī)葉片、發(fā)電單元組 成，所述風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸一端可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在風(fēng)機(jī)構(gòu)架上，另一端與發(fā)電單元相連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種陣列式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，它包括安裝基座和風(fēng)機(jī)構(gòu)架，所述風(fēng)機(jī)構(gòu)架裝在所述安裝基座上，或者風(fēng)機(jī)構(gòu)架與設(shè)置在周邊的安裝基座通過斜拉索連接固定，所述風(fēng)機(jī)構(gòu)架上裝有由至少兩個(gè)風(fēng)機(jī)單元構(gòu)成的風(fēng)機(jī)陣列。本實(shí)用新型還提供了一種陣列式風(fēng)力應(yīng)用系統(tǒng)。本實(shí)用新型通過將若干風(fēng)機(jī)單元裝在風(fēng)機(jī)構(gòu)架上構(gòu)成陣列，一方面可以更有效地利用風(fēng)場空間，同時(shí)由于多個(gè)風(fēng)機(jī)單元共用一個(gè)風(fēng)機(jī)構(gòu)架，大大降低了制造及安裝成本。
文檔編號(hào)F03D9/00GK201615028SQ200920299019
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2009年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月19日
發(fā)明者張軍安, 張文平, 張文武 申請(qǐng)人:張文武;張軍安;張文平