一种低品位风能导流式万向汇聚加速装置及发电方法与流程

本发明属于风能发电技术领域，更具体地，涉及一种风能发电方法。

背景技术：

现在的风力发电机大多是针对高能流密度，风力资源丰富的环境而设计的，在风力资源不是特别丰富的地区，风的大小以及来风的方向都是不定的，对于这种低品位的风，国内大型风力发电装置很难完成发电任务，导致这些地区利用传统技术进行风力发电很不方便。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种低品位风能导流加速式万向聚风发电方法，通过导流式万向集风罩的技术，实现导流式万向集风的效果，并且采用文丘里管加速装置，便于风力资源的收集。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种低品位风能导流加速式万向聚风发电方法，其特征在于，该方法采用低品位风能导流式万向汇聚加速装置和风力发电机进行发电，所述低品位风能导流式万向汇聚加速装置包括导流式万向集风罩、文丘里管加速装置和单向出风罩并且它们按从上至下的顺序依次设置，其中，

所述导流式万向集风罩由多个竖向导风板构成，并且这些竖向导风板周向均匀设置，相邻两竖向导风板之间的空间形成一进风口，所述导流式万向集风罩的顶端通过顶盖封闭，所述顶盖的外侧设置有回转曲面并且所述回转曲面为内凹的曲面，以便将低品位风导入文丘里管加速装置内，每个所述竖向导风板的上部分别设置有与所述回转曲面曲率一致的配合曲面，并且每个所述配合曲面分别抵靠在所述回转曲面上，所述回转曲面和所有的竖向导风板配合将风引入所述文丘里管加速装置；

从所述导流式万向集风罩进入的风进入所述文丘里管加速装置后获得加速，并提升了能量密度，该文丘里管加速装置包括连接在一起的收缩段和扩张段，所述收缩段支撑所有的竖向导风板并且每块所述竖向导风板的下端分别伸入所述收缩段内，以用于使低品位风进入所述收缩段内，所述收缩段位于所述扩张段的上方，所述收缩段的小端和所述扩张段小端固定连接在一起从而使此处形成喉口，在喉口处安装风力发电机，以利于风力发电机的工作；风从导流式万向集风罩进入所述文丘里管加速装置后，经收缩段不断收缩，经过喉口后从扩张段流出；

所述单向出风罩的底端封闭，沿所述单向出风罩的周向设置有多个出风口，所述单向出风罩的外壁上铰接有多个挡板，并且在所述单向出风罩的每个出风口处均设置一所述挡板，所述挡板能遮挡住对应位置处的出风口，所述挡板允许从所述文丘里管加速装置流入所述单向出风罩内部的风再经过所述出风口处流出到外部，而使所述单向出风罩外部的风无法从所述出风口处流入到所述单向出风罩内部。

优选地，所述曲面为二次曲面。

优选地，每个所述挡板分别通过一铰轴铰接在所述单向出风罩的外壁上，并且所述铰轴水平设置，所述挡板悬挂在所述铰轴上。

优选地，所述单向出风罩的底端通过底盖封闭。

优选地，初始时每个所述挡板均贴住所述单向出风罩的外壁，并且每个所述挡板与竖直面的夹角为2°～3°。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明通过导流式万向集风罩的技术，实现导流式万向集风的效果，并且采用文丘里管加速装置，便于风力资源的收集，实现了低品位风力发电，同时也实现了不需控制系统的装置内部风向控制。

附图说明

图1是低品位风流入及流出低品位风能导流式万向汇聚加速装置的示意简图；

图2是本发明中低品位风能导流式万向汇聚加速装置的结构示意图；

图3是图2中a处的放大图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1～图3，一种低品位风能导流加速式万向聚风发电方法，该方法采用低品位风能导流式万向汇聚加速装置和风力发电机6进行发电，所述低品位风能导流式万向汇聚加速装置包括导流式万向集风罩1、文丘里管加速装置2和单向出风罩3并且它们按从上至下的顺序依次设置，其中，

所述导流式万向集风罩1由多个竖向导风板10构成，并且这些竖向导风板10周向均匀设置，相邻两竖向导风板10之间的空间形成一进风口11，所述导流式万向集风罩1的顶端通过顶盖4封闭，所述顶盖4的外侧设置有回转曲面41并且所述回转曲面41为内凹的曲面，以便将低品位风导入文丘里管加速装置2内，每个所述竖向导风板10的上部分别设置有与所述回转曲面41曲率一致的配合曲面，并且每个所述配合曲面分别抵靠在所述回转曲面41上，所述回转曲面41和所有的竖向导风板10配合将风引入所述文丘里管加速装置2；

从所述导流式万向集风罩1进入的风进入所述文丘里管加速装置2后获得加速，并提升了能量密度，该文丘里管加速装置2包括连接在一起的收缩段21和扩张段22，所述收缩段21支撑所有的竖向导风板10并且每块所述竖向导风板10的下端分别伸入所述收缩段21内，以用于使低品位风进入所述收缩段21内，所述收缩段21位于所述扩张段22的上方，所述收缩段21的小端和所述扩张段22小端固定连接在一起从而使此处形成喉口，在喉口处安装风力发电机6，以利于风力发电机6的工作；风从导流式万向集风罩1进入所述文丘里管加速装置2后，经收缩段21不断收缩，经过喉口后从扩张段22流出；

所述单向出风罩3的底端封闭，沿所述单向出风罩3的周向设置有多个出风口，所述单向出风罩3的外壁上铰接有多个挡板31，并且在所述单向出风罩3的每个出风口处均设置一所述挡板31，所述挡板31能遮挡住对应位置处的出风口，所述挡板31允许从所述文丘里管加速装置2流入所述单向出风罩3内部的风再经过所述出风口处流出到外部，而使所述单向出风罩3外部的风无法从所述出风口处流入到所述单向出风罩3内部。

进一步，每个所述挡板31分别通过一铰轴32铰接在所述单向出风罩3的外壁上，并且所述铰轴32水平设置，所述挡板31悬挂在所述铰轴32上。

进一步，所述单向出风罩3的底端通过底盖5封闭。

进一步，初始时每个所述挡板31均贴住所述单向出风罩3的外壁，并且每个所述挡板31与竖直面的夹角为2°～3°。

本方法的基本思想是，将不定向的低品位风收集起来，并通过文丘里管加速装置2提升收集到风的能流密度，在最大风能密度的位置处(喉口处)安装风力发电机6进行发电。

导流式万向集风罩1的回转曲面和竖板配合，可以使得任意方向的来流都能进入导流式万向集风罩1内，并能保证从一侧进入导流式万向集风罩1内的风不能从导流式万向集风罩1的另一侧流出，导流式万向集风罩1内的风不断累积并下行，完成低品位风的积累工作。

下行的低品位风在文丘里管加速装置2中进行加速，能流密度也逐步增大，在喉口处出现在大速度和最大能流密度，此时位于此处的风力发电机6将会最有效地收集到风的能量，实现了低品味风的发电任务。

单向出风罩3可以采用多层出风口，离开风力发电机6的风具有较少能量，并从单向出风罩3的出风口处流出，最终使得低品位风能导流式万向汇聚加速装置内部的风只能流出不能流入。

在导流式万向集风罩1、文丘里管加速装置2和单向出风罩3的共同配合下，低品位风也能很好地被利用起来发电，低品位风的发电效率将会大大提高，来自不同方向的风在进入导流式万向集风罩1时都有很好的进风面积，达到了对多变风向的风力资源积累的目的。单向出风罩3的挡板31结构为外开式，挡板31在长度和宽度均略大于进风口和出风口的长度和宽度。

进入导流式万向集风罩1的低品位风，能流密度相对较低，不适宜发电，但是逐步累积的低品位风进入文丘里管加速装置2后，逐步获得加速，并提升了能量密度，成为了发电的上好原料。文丘里管加速装置2包括收缩段21和扩张段22，风经导流式万向集风罩1进入后，经收缩段21不断收缩，经过中间狭窄通道后从扩张段22流出，根据质量守恒定理以及文丘里效应，文丘里管加速装置2内风连续，由于文丘里管加速装置2的进口和出口面积均大于狭窄喉口面积，因此喉口处风速得到提升，这样喉口处风能密度最大，在喉口处安装风力发电机6，就有利于风电机组的启动和工作。因此，通过合理的设计导流式万向集风罩1、收缩段21和扩张段22，就可以将大面积的风能向小面积的流道中聚集提升风的速度和能量密度，从而实现利用微风能量进行发电。

只有内部的废弃风可以推开挡板31离开单向出风罩3，而外侧的来流无法进入，大大减少了出流阻力，配合导流式万向集风罩1，使得无论风是从哪个方向吹来，都能在低品位风能导流式万向汇聚加速装置内形成无阻碍的流体流向。

本发明中使用了挡板31与出风口配合，不用增设控制系统就能实现对装置进风口和出风口风向的控制，减少能量损失。从图中可以看出，挡板悬挂于铰轴上，可绕铰轴自由旋转，自由状态时，在重力的作用下呈闭合状，有风推动时，挡板31打开。出风口的风只出不进，完成根据来风的方向进行自主导向的功能。

在导流式万向集风罩1、挡板31和风力发电机6的共同配合下，低品位的风获得了极大程度的累积，使得原本不能被人们所利用的微弱风能，积攒成了巨大的风力资源，在文丘里管的加速作用下，风能密度得到进一步的提升，最终使得低品位的风带动了风力发电机6工作，完成低品位风的发电任务。国内风力资源不丰富的地方有很多，此类将低品位风逐步积累，并发电的方法适应国内环境，有较大应用前景。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。