[发明专利]利用风筝驱动立轴式风轮机进行能量转换的风力系统及利用该系统产生电能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力系统，其由飞行牵引物体(power winged profiles)(风筝(kites))驱动而工作且转轴垂直安装(平旋、水平旋转)。本发明还涉及使用该风力系统产生电能的方法。 

 背景技术

过去，有关利用可再生能量资源以低成本来获取能量的问题已有很多处理方法，特别是下文提及的在先专利中，其公开了风力能的转化方法，而且也公开了几种通过风筝(kite)从风力能中获得能量的设备。 

特别地，美国专利US 4124182公开了一种装配有降落风筝(parakites)或称作改进的降落伞的设备，利用其获取风力能并将获得的风力能转换成转轴的旋转运动，转轴再带动发电机运动发电。该设备具有一对降落风筝列阵(trainsofparakites)，每个降落风筝列阵中串联连接有多个降落风筝。每个降落风筝列阵配有一条牵引绳，但该牵引绳不够长，因此降落风筝列阵不能到达一个能获得相对于地表面而言具有较强风力和空气流比较一致的高度。每个降落风筝列阵通过相应的牵引绳限制至绞辊(drum)或绞盘(winch)上，绞辊或绞盘的转动方向能够交替变换以便于在风力牵引作用下绕紧或松开牵引绳。每个降落风筝列阵还配置有连接至列阵里各个降落风筝的第二根牵引绳，称作天蓬绳(cap rope)，通过天蓬绳可以选择性地折叠起降落风筝以使绕紧动作更加容易。借助减速器，各绞盘的旋转运动传递给发电机，驱动发电机发电。当其中一个降落风筝升起的时候，单滑轮组通过离合器和变速装置使另一个降落风筝 回复原位。获得的风力能然后转化成机械能，机械能中的一部分将立即被用于将复位的降落风筝的伞盖折叠收起，另一部分将被转化成电能。降落风筝凭借限制在每个降落风筝阵列上的空气静力平衡气球的充气和排气来保持停留在期望的高度并保持降落风筝天蓬盖有固定的方向。 

中国公开号为CN1052723的专利申请公开了一种装配有一对风筝的风力发电机，风力产生的牵引通过风筝及高强度缆绳转变成安装在地面上的绞辊的旋转运动，绞盘则驱动能将机械能转化成电能的液压马达工作。 

英国专利GB2317422公开了一种具有多个风筝的发电设备，其在风力作用下驱动一轴线垂直安装并连接至发电机转轴的主轴，风筝被水平方向上作圆形轨迹运动的风力驱动。为了保证运转的飞行连续性，每个风筝上安装有能改变风向起始角的装置。 

美国专利US6072245公开了一种利用风力能的设备，其包括多个连接至环形缆绳上的风筝，风筝按上升的路径和下降的路径交替改变的方式驱动，使其一直沿同一个方向旋转。每个风筝均连接至一牵引绳用于传递机械能，并还连接至一驱动绳组成的系统用于调整每个风筝的风向起始角。牵引绳使滑轮(pulleys)转动并由此发电。驱动绳用来使得每个风筝处于一个这样的位置，在上升的路径中时，使得风筝被风力向上拉起：处于另一个位置及在下降的路径中时，每个风筝收到风力向下的猛力推动。 

美国专利US 6254034公开了一种装有风筝(系留飞行物(tether aircraft))的利用风力能的设备，其由一被控速的风力驱动。风筝通过一缆绳连接至绞盘上，绞盘可带动发电机发电。风筝上装配有一驱动系统，其可侦测并改变风向起始角，并改变获取的风的迎风面积。该驱动系统能在地面上由操作员控制，通过观看显示出来的传感器传输数据进行控制，或者通过遥控系统进行自动控 制。为了让风筝顺风升起，风筝以大的风向起始角来驱动；完成上升动作之后，风向起始角减小，风筝逆风滑下，风筝回复至原始位置，然后又顺风升起并且依此循环。 

荷兰专利NL 1017171C公开了一种风力系统，其类似上述专利中提及的设备，只是没有提供手动模式，为了在缆绳绕紧时将风力阻力降至最小，风筝回复至原始位置的方式是通过将风筝倾斜像旗帜一样回复原位。 

美国专利US 6523781公开了一种获得风力能的设备，包括一风筝(机翼风筝(airfoil kite))，其具有入口边(inlet edge)、出口边(outlet edge)及两侧边，风筝通过其自身设置的驱动机构来驱动。该风力系统配置有连接至风筝边部(edges)的牵引绳，风筝通过改变上升角度并通过缆绳来驱动。驱动机构通过置于牵引绳内部的电缆供电工作，牵引绳将风筝连接至绞盘上，绞盘带动发电机发电。风筝利用风力对其的抬升力上升并沿几乎垂直于风速的方向上升。完成上升动作之后，风筝即回复至原始位置，然后又在风力抬升力作用下上升。