一種低品位風能導流式萬向匯聚加速裝置及發電方法與流程

本發明屬于風能發電技術領域，更具體地，涉及一種風能發電方法。

背景技術：

現在的風力發電機大多是針對高能流密度，風力資源豐富的環境而設計的，在風力資源不是特別豐富的地區，風的大小以及來風的方向都是不定的，對于這種低品位的風，國內大型風力發電裝置很難完成發電任務，導致這些地區利用傳統技術進行風力發電很不方便。

技術實現要素：

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種低品位風能導流加速式萬向聚風發電方法，通過導流式萬向集風罩的技術，實現導流式萬向集風的效果，并且采用文丘里管加速裝置，便于風力資源的收集。

為實現上述目的，按照本發明，提供了一種低品位風能導流加速式萬向聚風發電方法，其特征在于，該方法采用低品位風能導流式萬向匯聚加速裝置和風力發電機進行發電，所述低品位風能導流式萬向匯聚加速裝置包括導流式萬向集風罩、文丘里管加速裝置和單向出風罩并且它們按從上至下的順序依次設置，其中，

所述導流式萬向集風罩由多個豎向導風板構成，并且這些豎向導風板周向均勻設置，相鄰兩豎向導風板之間的空間形成一進風口，所述導流式萬向集風罩的頂端通過頂蓋封閉，所述頂蓋的外側設置有回轉曲面并且所述回轉曲面為內凹的曲面，以便將低品位風導入文丘里管加速裝置內，每個所述豎向導風板的上部分別設置有與所述回轉曲面曲率一致的配合曲面，并且每個所述配合曲面分別抵靠在所述回轉曲面上，所述回轉曲面和所有的豎向導風板配合將風引入所述文丘里管加速裝置；

從所述導流式萬向集風罩進入的風進入所述文丘里管加速裝置后獲得加速，并提升了能量密度，該文丘里管加速裝置包括連接在一起的收縮段和擴張段，所述收縮段支撐所有的豎向導風板并且每塊所述豎向導風板的下端分別伸入所述收縮段內，以用于使低品位風進入所述收縮段內，所述收縮段位于所述擴張段的上方，所述收縮段的小端和所述擴張段小端固定連接在一起從而使此處形成喉口，在喉口處安裝風力發電機，以利于風力發電機的工作；風從導流式萬向集風罩進入所述文丘里管加速裝置后，經收縮段不斷收縮，經過喉口后從擴張段流出；

所述單向出風罩的底端封閉，沿所述單向出風罩的周向設置有多個出風口，所述單向出風罩的外壁上鉸接有多個擋板，并且在所述單向出風罩的每個出風口處均設置一所述擋板，所述擋板能遮擋住對應位置處的出風口，所述擋板允許從所述文丘里管加速裝置流入所述單向出風罩內部的風再經過所述出風口處流出到外部，而使所述單向出風罩外部的風無法從所述出風口處流入到所述單向出風罩內部。

優選地，所述曲面為二次曲面。

優選地，每個所述擋板分別通過一鉸軸鉸接在所述單向出風罩的外壁上，并且所述鉸軸水平設置，所述擋板懸掛在所述鉸軸上。

優選地，所述單向出風罩的底端通過底蓋封閉。

優選地，初始時每個所述擋板均貼住所述單向出風罩的外壁，并且每個所述擋板與豎直面的夾角為2°～3°。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

本發明通過導流式萬向集風罩的技術，實現導流式萬向集風的效果，并且采用文丘里管加速裝置，便于風力資源的收集，實現了低品位風力發電，同時也實現了不需控制系統的裝置內部風向控制。

附圖說明

圖1是低品位風流入及流出低品位風能導流式萬向匯聚加速裝置的示意簡圖；

圖2是本發明中低品位風能導流式萬向匯聚加速裝置的結構示意圖；

圖3是圖2中a處的放大圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

參照圖1～圖3，一種低品位風能導流加速式萬向聚風發電方法，該方法采用低品位風能導流式萬向匯聚加速裝置和風力發電機6進行發電，所述低品位風能導流式萬向匯聚加速裝置包括導流式萬向集風罩1、文丘里管加速裝置2和單向出風罩3并且它們按從上至下的順序依次設置，其中，

所述導流式萬向集風罩1由多個豎向導風板10構成，并且這些豎向導風板10周向均勻設置，相鄰兩豎向導風板10之間的空間形成一進風口11，所述導流式萬向集風罩1的頂端通過頂蓋4封閉，所述頂蓋4的外側設置有回轉曲面41并且所述回轉曲面41為內凹的曲面，以便將低品位風導入文丘里管加速裝置2內，每個所述豎向導風板10的上部分別設置有與所述回轉曲面41曲率一致的配合曲面，并且每個所述配合曲面分別抵靠在所述回轉曲面41上，所述回轉曲面41和所有的豎向導風板10配合將風引入所述文丘里管加速裝置2；

從所述導流式萬向集風罩1進入的風進入所述文丘里管加速裝置2后獲得加速，并提升了能量密度，該文丘里管加速裝置2包括連接在一起的收縮段21和擴張段22，所述收縮段21支撐所有的豎向導風板10并且每塊所述豎向導風板10的下端分別伸入所述收縮段21內，以用于使低品位風進入所述收縮段21內，所述收縮段21位于所述擴張段22的上方，所述收縮段21的小端和所述擴張段22小端固定連接在一起從而使此處形成喉口，在喉口處安裝風力發電機6，以利于風力發電機6的工作；風從導流式萬向集風罩1進入所述文丘里管加速裝置2后，經收縮段21不斷收縮，經過喉口后從擴張段22流出；

所述單向出風罩3的底端封閉，沿所述單向出風罩3的周向設置有多個出風口，所述單向出風罩3的外壁上鉸接有多個擋板31，并且在所述單向出風罩3的每個出風口處均設置一所述擋板31，所述擋板31能遮擋住對應位置處的出風口，所述擋板31允許從所述文丘里管加速裝置2流入所述單向出風罩3內部的風再經過所述出風口處流出到外部，而使所述單向出風罩3外部的風無法從所述出風口處流入到所述單向出風罩3內部。

進一步，每個所述擋板31分別通過一鉸軸32鉸接在所述單向出風罩3的外壁上，并且所述鉸軸32水平設置，所述擋板31懸掛在所述鉸軸32上。

進一步，所述單向出風罩3的底端通過底蓋5封閉。

進一步，初始時每個所述擋板31均貼住所述單向出風罩3的外壁，并且每個所述擋板31與豎直面的夾角為2°～3°。

本方法的基本思想是，將不定向的低品位風收集起來，并通過文丘里管加速裝置2提升收集到風的能流密度，在最大風能密度的位置處(喉口處)安裝風力發電機6進行發電。

導流式萬向集風罩1的回轉曲面和豎板配合，可以使得任意方向的來流都能進入導流式萬向集風罩1內，并能保證從一側進入導流式萬向集風罩1內的風不能從導流式萬向集風罩1的另一側流出，導流式萬向集風罩1內的風不斷累積并下行，完成低品位風的積累工作。

下行的低品位風在文丘里管加速裝置2中進行加速，能流密度也逐步增大，在喉口處出現在大速度和最大能流密度，此時位于此處的風力發電機6將會最有效地收集到風的能量，實現了低品味風的發電任務。

單向出風罩3可以采用多層出風口，離開風力發電機6的風具有較少能量，并從單向出風罩3的出風口處流出，最終使得低品位風能導流式萬向匯聚加速裝置內部的風只能流出不能流入。

在導流式萬向集風罩1、文丘里管加速裝置2和單向出風罩3的共同配合下，低品位風也能很好地被利用起來發電，低品位風的發電效率將會大大提高，來自不同方向的風在進入導流式萬向集風罩1時都有很好的進風面積，達到了對多變風向的風力資源積累的目的。單向出風罩3的擋板31結構為外開式，擋板31在長度和寬度均略大于進風口和出風口的長度和寬度。

進入導流式萬向集風罩1的低品位風，能流密度相對較低，不適宜發電，但是逐步累積的低品位風進入文丘里管加速裝置2后，逐步獲得加速，并提升了能量密度，成為了發電的上好原料。文丘里管加速裝置2包括收縮段21和擴張段22，風經導流式萬向集風罩1進入后，經收縮段21不斷收縮，經過中間狹窄通道后從擴張段22流出，根據質量守恒定理以及文丘里效應，文丘里管加速裝置2內風連續，由于文丘里管加速裝置2的進口和出口面積均大于狹窄喉口面積，因此喉口處風速得到提升，這樣喉口處風能密度最大，在喉口處安裝風力發電機6，就有利于風電機組的啟動和工作。因此，通過合理的設計導流式萬向集風罩1、收縮段21和擴張段22，就可以將大面積的風能向小面積的流道中聚集提升風的速度和能量密度，從而實現利用微風能量進行發電。

只有內部的廢棄風可以推開擋板31離開單向出風罩3，而外側的來流無法進入，大大減少了出流阻力，配合導流式萬向集風罩1，使得無論風是從哪個方向吹來，都能在低品位風能導流式萬向匯聚加速裝置內形成無阻礙的流體流向。

本發明中使用了擋板31與出風口配合，不用增設控制系統就能實現對裝置進風口和出風口風向的控制，減少能量損失。從圖中可以看出，擋板懸掛于鉸軸上，可繞鉸軸自由旋轉，自由狀態時，在重力的作用下呈閉合狀，有風推動時，擋板31打開。出風口的風只出不進，完成根據來風的方向進行自主導向的功能。

在導流式萬向集風罩1、擋板31和風力發電機6的共同配合下，低品位的風獲得了極大程度的累積，使得原本不能被人們所利用的微弱風能，積攢成了巨大的風力資源，在文丘里管的加速作用下，風能密度得到進一步的提升，最終使得低品位的風帶動了風力發電機6工作，完成低品位風的發電任務。國內風力資源不豐富的地方有很多，此類將低品位風逐步積累，并發電的方法適應國內環境，有較大應用前景。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。