本發明涉及風力發電系統技術領域，尤其涉及一種弧形風道大功率風力發電系統。

背景技術：

風力發電系統作為將風力轉化為旋轉力而產生電的技術，是將風能轉化為機械能并驅動發電機而產生電的系統。風力發電系統一般分為水平軸風力發電和垂直軸風力發電。水平軸風力發電效率高，但是受風向影響很大；垂直軸風力發電雖然受風向影響不大，但是與水平軸相比效率不高?，F有的垂直軸風力發電系統，如專利申請號(cn201610390760.7)的一種三維空間密集布局垂直軸四倍風道風力發電系統，具有聚風塔，聚風塔具有若干具有漸擴風道的平臺，采用喇叭口狀的風道，當風從迎風口進入后，基本每向內100米長度，風力會增加3級左右。同時，空氣密度、風速也同步升級。風道由內側一條擴張為中間兩條再擴張為外側四條，裝機容量隨風道增加也成數倍增加，風力在風道內的衰退是有限的，對風力的主要利用率還是在增加。風可以從一組漸擴風道進入同一直徑方向的另一組漸擴風道，驅動其內的機組做功，可以最大限度地將大氣環流在人工控制條件下形成聚能，進而可以提高發電效率。

但是，現有的垂直軸風力發電系統還可以進行進一步的結構上改進，從而達到在實現同等發電量的情況下，造價成本明顯降低，尤其是利用核心區空置區域裝機發電。

技術實現要素：

本發明針對現有技術中的垂直軸風力發電系統可以在結構上進一步改進，目的在于提供一種能夠實現在發電量相等情況下，造價成本明顯降低，且風力發電效率明顯提高的弧形風道大功率風力發電系統。

實現上述目的的技術方案是：

本發明弧形風道大功率風力發電系統，具有一垂直設置的圓柱形聚風塔，所述聚風塔具有若干彼此水平設置的聚風層，所述聚風層具有若干沿著與所述聚風塔圓柱形軸向均勻設置的第一弧形風道承重墻，所述第一弧形風道承重墻靠近所述聚風塔外圍的一端之間設有一第二弧形風道承重墻；所述第一弧形風道承重墻與所述第二弧形風道承重墻之間分別具有一由若干連續半環形組成的第一半環形風道，所述第一弧形風道承重墻遠離所述聚風塔外圍一端之間分別具有一由若干連續半環形組成的第二半環形風道；所述第一半環形風道和所述第二半環形風道內均勻設有若干風道發電機組。

所述第一弧形風道承重墻具有一靠近所述聚風塔外圍的第一弧形擋風端和一與所述第一弧形擋風端一體成型的第一承重墻主體；所述第二弧形風道承重墻具有一靠近所述聚風塔外圍的第二弧形擋風端和一與所述第二弧形擋風端一體成型的第二承重墻主體。

所述風道發電機組由外向內依次設有一第一風力渦輪機組和一與所述第一風力渦輪機組配合作用的第一機組發電模塊；所述第一機組發電模塊內沿著所述風道方向具有二機組內風道；所述二機組內風道之間固設有一機組導流主承重墻，所述二機組內風道與所述第一機組發電模塊之間分別設有一導流副承重墻；所述二機組內風道均設有一風道導流墻。

所述第一弧形風道承重墻的第一弧形擋風端和所述第二弧形風道承重墻的第二弧形擋風端之間具有一用于聚集所述聚風塔外圍風的第一進風口，一將經由所述第一進風口聚集的風排出所述第一半環形風道的第一出風口，一將所述第一出風口排出的風聚集到所述第二半環形風道的第二進風口和一將經由所述第二進風口聚集的風排出所述第二半環形風道的第二出風口。

所述第一半環形風道的所述第一進風口與所述第一出風口均設有一與所述風道發電機組保持一定距離設置的第一風門擋板；所述第二半環形風道的所述第二進風口與所述第二出風口均設有一與所述風道發電機組保持一定距離設置的第二風門擋板；所述第一弧形風道承重墻的第一弧形擋風端和所述第二弧形風道承重墻的第二弧形擋風端靠近所述第一進風口處均設有一用于控制進風量的可活動第三風門擋板。

所述風道發電機組之間中心縱向均設有一風道隔離承重墻。

所述聚風塔具有若干貫穿設于所述聚風層中間位置的用于將若干所述聚風層聚集的風力進行發電的核心發電機組。

所述核心發電機組沿著所述聚風塔圓柱形軸向由外向內依次具有一用于將風能轉化為機械能的第一風力渦輪機組、一與所述第一風力渦輪機組配合作用的第一機組發電模塊，和一將所述第一風力渦輪機組進行導流處理的風力導流墻。

所述核心發電機組還具有一設于所述第一風力渦輪機組外表面的左旋右旋零角度風道。

所述聚風塔上表面具有設有一雨水收集凈化利用系統和一光伏發電系統。

本發明的積極進步效果在于：

本發明的弧形風道大功率風力發電系統，通過在現有的垂直軸風力發電系統的聚風塔中心位置固設核心發電機組，將若干聚風層聚集進來的風進行發電，增加大于50％的助推力，總助推力達到90％，高于現有的50％。同時，分別通過第一半環形風道和第二半環形風道互相配合作用，使得進風量更充分，以及風道發電機組進行升級，產生大于5％的助推力，有效地提高了風力發電效率。

以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1為本發明弧形風道大功率風力發電系統的聚風層結構示意圖；

圖2為本發明弧形風道大功率風力發電系統的聚風層局部放大結構示意圖；

圖3為本發明弧形風道大功率風力發電系統的風道發電機組結構示意圖；

圖4為本發明弧形風道大功率風力發電系統的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合圖1至圖4，對本發明的弧形風道大功率風力發電系統進行詳細的說明。

如圖4所示，本實施例的弧形風道大功率風力發電系統，具有垂直設置的圓柱形聚風塔10，聚風塔10具有若干彼此水平設置的聚風層11，和貫穿設于若干聚風層11中間位置的用于將若干聚風層11聚集的風力進行發電的核心發電機組12。一實施例中，核心區的核心發電機組12為100萬千瓦/臺。

如圖1和圖2所示，聚風層11具有若干沿著與聚風塔10圓柱形軸向均勻設置的第一弧形風道承重墻13。第一弧形風道承重墻13靠近聚風塔10外圍的一端之間設有第二弧形風道承重墻14。第一弧形風道承重墻13、第二弧形風道承重墻14為順時針旋轉方向的弧形風道承重墻或逆時針旋轉方向的弧形風道承重墻，且第一弧形風道承重墻13、第二弧形風道承重墻14有足夠的厚度，從而解決1250米高度處的承重問題、大跨度張力問題、及風速過大引發的空間震蕩問題等。第一弧形風道承重墻13與第二弧形風道承重墻14的弧形結構能夠更好地將聚風層11外圍的風引入聚風塔10。第一弧形風道承重墻13具有靠近聚風塔10外圍的第一弧形擋風端131和與第一弧形擋風端131一體成型的第一承重墻主體132。第二弧形風道承重墻14具有靠近聚風塔10外圍的第二弧形擋風端141和與第二弧形擋風端141一體成型的第二承重墻主體142。第一弧形風道承重墻13與第二弧形風道承重墻14之間具有由若干連續半環形組成的第一半環形風道15，第一弧形風道承重墻13遠離聚風塔10外圍一端之間具有由若干連續半環形組成的第二半環形風道16。第一半環形風道15和第二半環形風道16內均勻設有若干風道發電機組17，用于對流經第一半環形風道15和第二半環形風道16的風進行加速升級。風道發電機組17之間中心軸向均設有風道隔離承重墻18。如圖3所示，風道發電機組17由外向內依次設有第一風力渦輪機組171和與第一風力渦輪機組171配合作用的第一機組發電模塊172。第一機組發電模塊172內沿著第一半環形風道15、第二半環形風道16方向具有二機組內風道173；二機組內風道173之間固設有機組導流主承重墻174，二機組內風道173與第一機組發電模塊172之間分別設有導流副承重墻175。二機組內風道173內均設有用于對流經風道發電機組17的風進行導流的風道導流墻176。經過聚風層11的風可以經過風道發電機組17的二機組內風道173，以及風道發電機組17與第一半環形風道15和第二半環形風道16的間隙。第一弧形風道承重墻13的第一弧形擋風端131和第二弧形風道承重墻14的第二弧形擋風端141之間具有用于聚集聚風塔10外圍風的第一進風口19，將經由第一進風口19聚集的風排出第一半環形風道15的第一出風口110，將第一出風口110排出的風聚集到第二半環形風道16的第二進風口111和將經由第二進風口111聚集的風排出第二半環形風道16的第二出風口112。第一半環形風道16的第一進風口19與第一出風口110均設有與風道發電機組17保持一定距離設置的第一風門擋板113。第二半環形風道16的第二進風口111與第二出風口112均設有與風道發電機組17保持一定距離設置的第二風門擋板114。第一弧形風道承重墻13的第一弧形擋風端131和第二弧形風道承重墻14的第二弧形擋風端141靠近第一進風口19處均設有用于控制進風量的可活動第三風門擋板115。一實施例中，第三風門擋板115為8～10m寬度的第三風門擋板115，可根據實際需求，將第三風門擋板115調整至最佳進風角度，以獲得最大的進風量。

核心發電機組12沿著聚風塔10圓柱形軸向由外向內依次具有左旋右旋零角度風道121，用于將風能轉化為機械能的第二風力渦輪機組122、與第二風力渦輪機組122配合作用的第二機組發電模塊123，將經過第二風力渦輪機組122的風進行導流處理的風力導流墻124。

一實施例中，風道發電機組17的第一風力渦輪機組171、核心發電機組12的第二風力渦輪機組122均采用高強纖維織物旋翼葉片，減少了高速氣流吹過時產生的噪聲，減輕噪聲污染。

聚風塔10上表面還具有設有雨水收集凈化利用系統20和光伏發電系統30。光伏發電系統30用于將接收到的太陽能轉化成電能進行發電。

當聚風塔10外圍的風力達到6級的風經由第一進風口19進入聚風層11，經由風道發電機組15的作用，風力數秒內迅速升級，可達到9級(27m/s)～13級(39m/s)。其中，半環形風道14使得風道發電機組15渦輪半徑的受風率從25％提升至40％左右，核心發電機組12的第一風力渦輪機組171的渦輪半徑內風道設計整體的受風率增加5％左右，整體達到45％。產生的剩余電力可以通過電解水法轉化為液氫或液氧，或其他物質。

一實施例中，設聚風塔10直徑2988m、高度1250m，聚風層11為50層，每層設有一臺具有100萬千瓦/臺風力發電機組122的核心發電機組12，80臺2.2萬千瓦/臺的風道發電機組15。計算如下:

核心發電機組12年發電量:100萬千瓦/臺*50臺*5000小時＝5000萬千瓦/2500億千瓦時；風道發電機組15累積年發電量：2.2萬千瓦/臺*80臺*50層*0.9*5000小時＝8800萬千瓦/3960億千瓦時；整體裝機容量年發電量：1.38億千瓦/6460億千瓦時；其中，核心發電機組12處的風力可達15級(45m/s)以上，有效受風動能達到6000～7000噸/臺。核心發電機組12上表面固設的光伏發電系統30面積達680萬m2。

本發明弧形風道大功率風力發電系統的工作原理為：

本發明的弧形風道大功率風力發電系統，通過聚風層11的第一進風口19聚集聚風塔10外圍風，風先經過第一弧形風道承重墻13與第二弧形風道承重墻14之間的第一半環形風道15，經由第一半環形風道15內的若干風道發電機組17對吹入的風進行加速升級，再經由第一弧形風道承重墻13之間的第二半環形風道16內的若干風道發電機組17對吹入的風進行進一步加速升級；從第二半環形風道16的第二出風口112吹出的風通入核心發電機組12的第二風力渦輪機組122，并經由第二機組發電模塊123進行將第二風力渦輪機組122的機械能轉化為電能。進而，經由核心發電機組12的風力導流墻124具有將第二風力渦輪機組122的風進行導流處理。

以上詳細描述了本發明的各較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。