一种串联式高空发电系统及方法与流程

本发明涉及一种高空发电系统及方法，属于高峰发电领域。

背景技术：

能源和环境是当今人类面临的两大问题.目前，化石燃料是人类生产、生活的主要能源.随着全球能源使用量的增长及不科学使用，化石燃料等不可再生能源将日益枯竭，并对环境产生严重影响.不可再生能源将日趋枯竭.世界各国人民的节能意识也日趋增强，科学家也在开发新能源、研制节能产品、提高化学能的转化效率等方面，做着积极的努力.一方面节约能源，提高能源利用率.二是开发“绿色能源”是解决能源危机的重要途径.例如太阳能、地热能、风能、海洋能、核能以及生物能等存在于自然界中的能源被称作“可再生能源”.其中，高空风力发电更是得到很多国家青睐，如果未来能大规模推广，将会解决目前的资源匮乏问题。

高空风力发电分为两种，一类是利用氦气球等升力作用，将发电机升到半空中，在高空中利用丰富的风能转化为机械能，机械能转化为电能，之后通过电缆传到地面电网。该类技术路线的缺陷主要是发电功率受限制，发电机功率增加，重量一般也会增加，升空难度加大；此外，由于系统整体较重，发电机组很难升到千米以上的高度，同时因为发电系统位于高空无法实现增压，大功率情况下势必使用大电流输电，所以必须使用直径较粗的导线。这无疑又加大了整个系统的重量，从而限制了该类技术路线的公司设备上升高度，气球类技术路径的风电设备升空高度多分布在300至500米的范围内。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种串联式高空发电系统及方法，以解决现有高空发电所存在的上述问题。

为解决上述问题，拟采用这样一种串联式高空发电系统，包括主轴、浮体和风力发电机组，风力发电机组沿主轴的长度方向依次分布固定于主轴上，风力发电机组之间的主轴上还固定有浮体，主轴的一端通过绳索与地面固定桩相连，风力发电机组的电力输出端通过电缆与地面基站相连，用于将所发出的电能输送至地面基站。

优选地，所述风力发电机组沿主轴的长度方向等间距分布设置，相邻两个风力发电机组之间的主轴上均固定设置有浮体；

优选地，浮体为套设固定于主轴上的漂浮气囊，漂浮气囊内填充有氦气或其他稳定的轻气体，漂浮气囊的内侧可粘贴固定于主轴上，也可采用其他方式固定，如在漂浮气囊两端的主轴上套设固定限位挡片；

优选地，所述风力发电机组包括发电机和叶片，叶片为风力叶片，发电机套设于主轴上，且发电机通过轴承与主轴连接，叶片沿发电机的圆周方向分布设置于发电机的外壁上，连接方式可采用焊接。

优选地，发电机内的主轴上固定有电机发电线圈，电机发电线圈两端的连接端口经电缆与地面基站相连，用于将电机发电线圈产生的电能输送至地面基站，发电机的内壁上固定有电机磁体，风力吹动叶片转动，通过叶片的转动带动发电机绕主轴转动，从而使主轴上的电机发电线圈与发电机内壁上的电机磁体相对转动，即电机发电线圈做切割磁感线运动从而产生电流，产生的电流经电缆传输至地面基站进行后续存储或利用，所述地面基站是一个泛指的概念，可以为用电设备，也可以为电能存储设备，当然，该风力发电机组产生的电能需要经稳压后才能加以利用，稳压方法均为常规手段，在此不做过多敷述。

优选地，所述主轴为空心结构，电缆伸至主轴内并与所述电机发电线圈两端的连接端口相连，进一步优选地，位于电机发电线圈两端的主轴上开设有连接孔，电缆经连接孔伸出并与电机发电线圈两端的连接端口相连。

本发明还提供了一种串联式高空发电方法，取主轴，在主轴上沿长度方向依次分布固定设置风力发电机组，并在风力发电机组之间的主轴上固定浮体，且浮体产生的浮力大于等于主轴、浮体和风力发电机组的重力，以使装置整体漂浮在高空，主轴的一端通过绳索与地面固定桩相连，风力发电机组的电力输出端通过电缆与地面基站相连，用于将所产生的电能输送至地面基站。

与现有技术相比，本发明在同一根主轴上能够根据需要设置多个风力发电机组，即在同一个漂浮装置内，能够根据需要增加风力发电系统的发电功率，解决了制约发电机组在高空的这种高空发电系统发展的最大障碍。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是主轴、浮体及风力发电机组的结构示意图；

图3是图2中风力发电机组的剖视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：

参照附图1至3，本实施例提供一种串联式高空发电系统，包括主轴1、浮体2和风力发电机组3，风力发电机组3沿主轴1的长度方向依次等间距地分布固定于主轴1上，相邻两个风力发电机组3之间的主轴1上均固定设置有浮体2，浮体2为套设固定于主轴1上的漂浮气囊，漂浮气囊内填充有氦气或其他稳定的轻气体，漂浮气囊的内侧可粘贴固定于主轴1上，也可采用其他方式固定，如在漂浮气囊两端的主轴1上套设固定限位挡片，主轴1的一端通过绳索4与地面固定桩5相连，风力发电机组3的电力输出端通过电缆6与地面基站相连，用于将所发出的电能输送至地面基站。

风力发电机组3包括发电机31和叶片32，叶片32为风力叶片，发电机31套设于主轴1上，且发电机31通过轴承33与主轴1连接，叶片32沿发电机31的圆周方向分布设置于发电机31的外壁上，发电机31内的主轴1上固定有电机发电线圈34，电机发电线圈34两端的连接端口经电缆6与地面基站相连，用于将电机发电线圈34产生的电能输送至地面基站，发电机31的内壁上固定有电机磁体35，风力吹动叶片32转动，通过叶片32的转动带动发电机31绕主轴1转动，从而使主轴1上的电机发电线圈34与发电机31内壁上的电机磁体35相对转动，即电机发电线圈34做切割磁感线运动从而产生电流，产生的电流经电缆6传输至地面基站进行后续存储或利用，所述地面基站是一个泛指的概念，可以为用电设备，也可以为电能存储设备，当然，该风力发电机组3产生的电能需要经稳压后才能加以利用，稳压方法均为常规手段，在此不做过多敷述；主轴1为空心结构，电缆6伸至主轴1内并与所述电机发电线圈34两端的连接端口相连，优选地，位于电机发电线圈34两端的主轴1上开设有连接孔，电缆6经连接孔伸出并与电机发电线圈34两端的连接端口相连。

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。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种串联式高空发电系统及方法，包括主轴、浮体和风力发电机组，风力发电机组沿主轴的长度方向依次分布固定于主轴上，风力发电机组之间的主轴上还固定有浮体，主轴的一端通过绳索与地面固定桩相连，风力发电机组的电力输出端通过电缆与地面基站相连，用于将所发出的电能输送至地面基站。以解决现有高空发电所存在的上述问题。本发明属于高空发电领域。

技术研发人员：韩元元
受保护的技术使用者：贵州理工学院
技术研发日：2018.12.05
技术公布日：2019.03.01