一种高空风力发电场系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高空风力发电场系统，包括：一电场基础结构，是由一内部环形结构梁和一外部环形结构梁通过辐条连接成的整体刚性结构；一浮升气球，设置在所述内部环形结构梁内；多套单机风电机组，均布设置在所述外部环形结构梁上；一风电设备升降装置，连接所述电场基础结构，对所述电场基础结构进行升降控制；一输变电装置，连接所述风电机组，将所述风电机组提供的电能输送到地面。本实用新型专利技术能增加单机风电机组的发电能力，实现大功率大型风力发电场。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种风力发电设备，特别涉及一种高空风力发电场系统设备。
技术介绍
能源危机和环境保护要求采用清洁的再生能源，风力发电得到世界各国的重视。现有的风力发电设备一般都是利用高度在百米左右的低空风能。这一高度区域的风功率密度一般都在百瓦/平方米级别范围内，风力资源有限。据有关报道资料，在高度1000米以上，特别是在6000米到12000米的高空，风功率密度可高达10千瓦/平方米以上。利用这一区域的风力资源，应成为风电
的迫切任务，以满足全世界人类对清洁的再生能源的需求。但是目前尚无现实的技术方案及应用实践去利用这一超高风功率密度区域的风力资源。为利用这一超高风功率密度区域的风力资源，本技术提供高空风力发电场系统设备，以期满足全世界人类对清洁的再生能源的需求。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于，提供一种高空风力发电场系统，实现大功率大型风力发电场，提高风力发电的效率。为达到上述目的，本技术提供的高空风力发电场系统，其特征在于，包括 —电场基础结构，是由一 内部环形结构梁和一外部环形结构梁通过辐条连接成的整体刚性结构； —浮升气球，设置在所述内部环形结构梁内； 多套单机风电机组，均布设置在所述外部环形结构梁上； —风电设备升降装置，连接所述电场基础结构，对所述电场基础结构进行升降控制； —输变电装置，连接所述风电机组，将所述风电机组提供的电能输送到地面。 上述高空风力发电场系统，其特征在于，所述多套单机风电机组在所述外部环形结构梁上采用上下对称均布设置。 上述高空风力发电场系统，其特征在于，所述浮升气球的上下端部分别设置有与该浮升气球相吻合的球冠壳，所述上、下球冠壳的周缘均布设置的多条浮升气球固定绳，该些固定绳的另一端固定连接在所述外部环形结构梁上，通过所述球冠壳及浮升球固定绳固定所述浮升气球在所述外部环形结构梁上。 上述高空风力发电场系统，其特征在于，所述浮升气球采用分仓结构，该浮升气球的外层由高强度有机绳索编织的网罩，所述网罩内是高强度织物套，所述织物套内设置多个密封弹性气球。 上述高空风力发电场系统，其特征在于，所述风电设备升降装置包括 多根吊挂绳，其一端均布设置在所述外部环形结构梁的周缘； —系留升降绳，其一端巻绕连接设置于地面的升降巻扬设备，另一端固定连接所述吊挂绳； —升降巻扬设备，设置于对应高空风力发电设备的地面，用于通过所述系留升降绳控制高空风力发电设备的升降。 上述高空风力发电场系统，其特征在于，还包括一高空风电设备定位装置，用于和所述风电设备升降装置协同运行，将高空风电设备固定在既定的垂直中心线上；该高空风电设备定位装置包括 多个定位巻扬设备，以所述升降巻扬设备为中心，均布设置于升降巻扬设备周边的地面上； 多根系留纤绳，每根系留纤绳的一端固定连接在所述外部环形结构梁上，另一端巻绕连接地面上相应的定位巻扬设备。 上述高空风力发电场系统，其特征在于，还包括一地面支架平台，用于空中风电设备的安装、维修及规避飓风。上述高空风力发电场系统，其特征在于，所述单机风电机组，包括 —桶形外壳； —依次连接的收縮导流进气管、直线导流进气管、扩散导流排气管构成的内部薄壳结构； 所述桶形外壳和所述内部薄壳结构通过悬吊辐条结构连接成轻体的整体结构； —涡轮式风力发电设备，设置于所述直线导流进气管内。 上述高空风力发电场系统，其特征在于，所述单机风电机组还包括 —尾翼，通过一尾翼支架固定在所述桶形外壳上； —回转装置，安装在一连接上、下两个对称布置的单机风电机组的垂直连接梁的端部，并连接所述单机风电机组。 上述高空风力发电场系统，其特征在于，所述涡轮式风力发电设备进一步包括依次安装在涡轮轴上的涡轮、液力耦合器、发电机，其中所述涡轮上固定装有多个涡轮叶片，所述液力耦合器连接所述涡轮和发电机；所述发电机连接所述液力耦合器和输变电设备。 与现有技术相比，本技术提供的高空风力发电场系统，空中风电设备的高度可以根据需要随时调整，使空中风电设备到达最佳高度，能够捕捉到随机的高风功率密度风能；高转速涡轮可直接驱动发电机，縮小设备尺寸，提高制造、安装和维护的工艺性；提高风力发电效率；悬吊辐条薄壳的轻体结构；简化设备，降低造价；能应对飓风；增加单机风电机组的发电能力，实现大功率大型风力发电场，为利用高空超高风功率密度区域的风力资源作一个新的尝试。附图说明图1为本技术高空风力发电场系统布局的主示图； 图2为本技术所示高空风力发电场系统布局的俯视图； 图3为图2中I部局部放大图； 图4为图1中II部局部放大图； 图5为图1中III部局部放大图； 图6为图3中P-P截面图； 图7为图6中IV部局部放大图； 图8为图4中V部局部放大图。 其中，附图标记为 la-处于高空发电状态的空中风电设备 lb—处于地面待避状态的空中风电设备 2-系留升降绳 3-输电缆 4-系留纤绳 5-系留纤绳巻扬设备 6-地面支架平台 7-外部环型结构梁 8-内部环型结构梁 9-单机风电机组 10-水平机翼 12-尾翼 13-浮升气球 14-球冠壳 15-浮升气球固定绳 16-升降巻扬设备 17-电缆巻筒 18-系留纤绳导向轮 19-系留纤绳巻扬机房 20-系留纤绳巻扬机导绳器 21-系留纤绳巻扬机 22-空中风电设备吊挂绳 23-连接辐条 24-收縮导流进气管 25-内部导流体 26-机前气流导向板 27-直线导流管 28-圆桶形外壳 29-涡轮 30-液力耦合器 31-发电机 32-机后气流导向板 33-回转装置 34-辐条结构 35-扩散导流排气管 36-尾翼支架 37-系留升降绳巻扬机房 38-系留升降绳巻扬机 39-系留升降绳巻扬机导绳器 40-系留升降绳导向轮。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术进一步说明，以详细描述本技术的目的、方案及功效，但所提供附图与实施例并不作为对本技术的限定。 本技术提供一种高空风力发电场系统，包括一电场基础结构，浮升该电场基础结构至高空的浮升气球，均布设置于电场基础结构上的多套单机风电组，对电场基础结构进行升降控制的风电设备升降装置，将风电机组提供的电能输送到地面的输变电装置。 下面参考附图详细说明本技术的具体实施方案 图1和图2分别为本技术高空风力发电场系统布局的主视图和俯视图；示出 了本技术高空风力发电场的系统布局，采用绳索系留巨型浮升气球13将包括多套单 机风电机组的空中风电设备la悬挂到高空，充分利用超高风功率密度区域的风力资源。空 中风电设备la的安装和维修均可在其地面支架平台6上进行，简化了吊装程序和设备。空 中风电设备la也可在这一地面支架平台6上规避飓风的侵扰破坏。图中lb示出了处于地 面待避状态的空中风电设备。 图3为图2中I部的局部放大图，图4和图5分别为图1中II部和III部的局部 放大图，图6为图3中P-P截面图。参考图3 6，本技术中的电场基础结构是由一内 部环形结构梁8和一外部环形结构梁7通过连接辐条23结成的整体刚性结构，该结构作为 安装空中风电设备的整体基础构架，多套单机风电机组9均布设置在外部环型结构梁7上。 浮升气球13设置在内部环型结构梁8内，内部环型结构梁8限定浮升气球13的 垂直中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高空风力发电场系统，其特征在于，包括：一电场基础结构，是由一内部环形结构梁和一外部环形结构梁通过辐条连接成的整体刚性结构；一浮升气球，设置在所述内部环形结构梁内；多套单机风电机组，均布设置在所述外部环形结构梁上；一风电设备升降装置，连接所述电场基础结构，对所述电场基础结构进行升降控制；一输变电装置，连接所述风电机组，将所述风电机组提供的电能输送到地面。

【技术特征摘要】
一种高空风力发电场系统，其特征在于，包括一电场基础结构，是由一内部环形结构梁和一外部环形结构梁通过辐条连接成的整体刚性结构；一浮升气球，设置在所述内部环形结构梁内；多套单机风电机组，均布设置在所述外部环形结构梁上；一风电设备升降装置，连接所述电场基础结构，对所述电场基础结构进行升降控制；一输变电装置，连接所述风电机组，将所述风电机组提供的电能输送到地面。2. 根据权利要求1所述的高空风力发电场系统，其特征在于，所述多套单机风电机组 在所述外部环形结构梁上采用上下对称均布设置。3. 根据权利要求1所述的高空风力发电场系统，其特征在于，所述浮升气球的上下端 部分别设置有与该浮升气球相吻合的球冠壳，所述上、下球冠壳的周缘均布设置的多条浮 升气球固定绳，该些固定绳的另一端固定连接在所述外部环形结构梁上，通过所述球冠壳 及浮升球固定绳固定所述浮升气球在所述外部环形结构梁上。4. 根据权利要求3所述的高空风力发电场系统，其特征在于，所述浮升气球采用分仓 结构，该浮升气球的外层由高强度有机绳索编织的网罩，所述网罩内是高强度织物套，所述 织物套内设置多个密封弹性气球。5. 根据权利要求1所述的高空风力发电场系统，其特征在于，所述风电设备升降装置 包括多根吊挂绳，其一端均布设置在所述外部环形结构梁的周缘；一系留升降绳，其一端巻绕连接设置于地面的升降巻扬设备，另一端固定连接所述吊 挂绳；一升降巻扬设备，设置于对应高空风力发电设备的地面，用于通过所述系留升降绳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泉洞，李越秀，李越峰，李时清，石宏元，
申请(专利权)人：北京奇想创新科技中心，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]