一种外敷太阳能电池板的巨型风塔

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体为一种外敷太阳能电池板的巨型风塔。

背景技术

风力发电是指把风的动能转为电能。风能是一种清洁无公害的可再生能源，很早就被人们利用，主要是通过风车来抽水、磨面等，人们感兴趣的是如何利用风来发电。

风力发电是目前最有前途和最有效的可再生资源之一。与太阳能发电不同，将风能转换为电能要容易得多，也更经济。传统的三叶片风力发电机组需要昂贵的叶片来驱动内部的结构来发电，这些叶片暴露在空气中，时时刻刻遭受雨雪冰霜的侵蚀，随着风电机组的功率和尺寸越做越大，整个机组的问题越来越多，如201721895926.7提出的一种新型风力发电塔，通过锁紧销钉穿过不同的高度调节孔，可以用来调节叶片的高度，可以根据风力的大小来调节叶片的高度，避免了风力发电塔的损坏。总之，该新型风力发电塔结构设计合理，固定牢靠，电能转换效率高，适合推广使用。

但是叶片的设计、建造和吊装越来越难，叶片的成本越来越高，大约占整个风电机组的总成本的1/3-1/4，出现事故的概率越来越大，世界各地大功率风电机组倒塌，叶片断裂和叶片跌落事故每年都在发生，造成数十亿美金的财产损失。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种外敷太阳能电池板的巨型风塔，具备在任何地点任何自然条件下发电，无需像传统的三叶片风电机组的外露叶片等特点，解决了传统的三叶片风力发电机组需要昂贵的叶片来驱动内部的结构来发电，这些叶片暴露在空气中，时时刻刻遭受雨雪冰霜的侵蚀，随着风电机组的功率和尺寸越做越大，整个机组的问题越来越多，例如叶片的设计、建造和吊装越来越难，叶片的成本越来越高，大约占整个风电机组的总成本的1/3-1/4，出现事故的概率越来越大，世界各地大功率风电机组倒塌，叶片断裂和叶片跌落事故每年都在发生，造成数十亿美金的财产损失的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种外敷太阳能电池板的巨型风塔，包括基座，所述基座的顶部固定安装有筒状组件，所述筒状组件的外表面固定安装有异形结构件，所述异形结构件的外表面固定安装有太阳能电池板，所述筒状组件与基座之间设置有拉杆，所述筒状组件的顶部固定安装有导流筒。

所述筒状组件包括垂直管道，所述基座的顶部固定安装有垂直管道，所述垂直管道的内部固定安装有下部收缩筒，所述垂直管道和下部收缩筒上开设有连通的进气口，所述下部收缩筒的内部且位于基座的顶部固定安装有风塔控制柜，所述下部收缩筒的内部且位于基座的顶部固定安装有加热元件，所述垂直管道的内部且位于下部收缩筒的顶部固定安装有中间圆筒，所述垂直管道的内部且位于中间圆筒的顶部固定安装有上部扩散筒，所述中间圆筒的内部固定安装有拉瓦尔喷管，所述拉瓦尔喷管的几何变形处固定安装有发电机，所述拉瓦尔喷管的几何变形处固定安装有涡轮机。

优选地，所述拉杆的数量不少于四个，且拉杆的底端与垂直管道的外表面固定连接，拉杆的底端与基座固定连接。

优选地，所述异形结构件为网状，所述垂直管道呈上小下大的筒状，所述太阳能电池板的电源端与风塔控制柜输入端。

优选地，所述进气口的数量不少于四个，且一次贯穿垂直管道和下部收缩筒的内壁。

优选地，所述风塔控制柜的内部设置有控制元件，所述加热元件处于风塔控制柜的右侧，且加热元件的输入端与风塔控制柜的输出端电连接。

优选地，所述进气口向上方倾斜，所述下部收缩筒、中间圆筒和上部扩散筒之间相互连通。

优选地，所述发电机的输入端与风塔控制柜的输出端通过导线电连接，所述发电机的输出端与涡轮机的输入端同轴连接。

优选地，所述上部扩散筒的顶部固定安装有倾斜安装有导流板，所述涡轮机处于进气口的上方。

优选地，所述导流筒垂直安装于垂直管道的顶部，且导流筒的左右两端均固定安装有喷嘴。

与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：

1、本发明的巨型风塔可靠性高，具有防雷功能，无论风速和天气条件如何，都能发电。它可以安装在人群不常到达的地方，同时提供电力和蜂窝通信。无论天气条件如何，最终用户都能获得源源不断的电能，而不会造成任何损失。

2、本发明的巨型风塔可以在任何地点任何自然条件下发电，它无需像传统的三叶片风电机组的外露叶片，它利用烟囱效应和流体力学中的拉瓦尔喷管效应设计，外敷太阳能电池板，内部是一个超过80米高的筒状物，在拉瓦尔喷管的几何转折处安装有涡轮机和发电机，可以部署在任何需要电力的地方来源源不断的供应可靠稳定的电能。

3、本发明有更高的空间利用率，防雷防风雨，高环境友好性，整个结构采用模块化设计，方便安装和维护。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明正视图；

图3为本发明筒状组件下侧正视剖视图；

图4为本发明筒状组件上侧正视剖视图。

图中：1、基座；2、筒状组件；201、垂直管道；202、下部收缩筒；203、进气口；204、风塔控制柜；205、加热元件；206、中间圆筒；207、上部扩散筒；208、拉瓦尔喷管；209、发电机；210、涡轮机；3、异形结构件；4、太阳能电池板；5、拉杆；6、导流筒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本实施例中的一种外敷太阳能电池板的巨型风塔，包括基座1，基座1的顶部固定安装有筒状组件2，筒状组件2的外表面固定安装有异形结构件3，异形结构件3的外表面固定安装有太阳能电池板4，筒状组件2与基座1之间设置有拉杆5，筒状组件2的顶部固定安装有导流筒6；

筒状组件2包括垂直管道201，基座1的顶部固定安装有垂直管道201，垂直管道201的内部固定安装有下部收缩筒202，垂直管道201和下部收缩筒202上开设有连通的进气口203，下部收缩筒202的内部且位于基座1的顶部固定安装有风塔控制柜204，下部收缩筒202的内部且位于基座1的顶部固定安装有加热元件205，垂直管道201的内部且位于下部收缩筒202的顶部固定安装有中间圆筒206，垂直管道201的内部且位于中间圆筒206的顶部固定安装有上部扩散筒207，中间圆筒206的内部固定安装有拉瓦尔喷管208，拉瓦尔喷管208的几何变形处固定安装有发电机209，拉瓦尔喷管208的几何变形处固定安装有涡轮机210。

在本实施例中，拉杆5设置有四个，两端分别与垂直管道201和基座1固定连接，拉杆5用于增加巨型风塔的稳定性，增加外部拉力。

在本实施例中，异形结构件3设计成网状，垂直管道201设计成上小下大的形状，进气口203设计有四个，进气口203呈倾斜设计，风可以从进气口203进入到下部收缩筒202的内部。

在本实施例中，太阳能电池板4的电源端与风塔控制柜204输入端，风塔控制柜204的内部设置有控制元件，加热元件205处于风塔控制柜204的右侧，且加热元件205的输入端与风塔控制柜204的输出端电连接，发电机209的输入端与风塔控制柜204的输出端通过导线电连接，发电机209的输出端与涡轮机210的输入端同轴连接，通过风塔控制柜204内部的元器件来控制加热元件205、发电机209和涡轮机210。

在本实施例中，本发明的思路，空气有一定质量，因此流动时具有一定能量，称为风能E，风能的表达式为：

E＝(pSV

式中：S-单位时间内气流流过截面积；

P-空气密度；

V-风速；

其中p和V随地理位置、海拔和地形等因素而变，过去几十年传统的风电设备开发商只是在增大单位时间内气流流过截面积，也即扫风面积，除此之外他们什么都没有做。而在地表层50米以上的高度，风几乎稳定地吹着，速度超过每秒9米。每单位时间风流携带的动能与风速的立方成正比，因此，为了增加风能转化功率，建议不要增加叶片的长度，而是使用技术手段来增加风速。

在本实施例中，巨型风塔由垂直管道201组成，太阳能电池板4安装在垂直管道201的外部异形结构件3上，内部筒状结构由以下部分组成：带有加热元件205和安装在基础上的进气口203的下部收缩器部分，中间圆柱形和上部扩散器部分，涡轮机210和位于管道中间拉瓦尔喷管208几何变形处部分安装有涡轮机210和发电机209，以及带有喷嘴的导流板位于管道出口上方。巨型风塔安装在地基上，可以将其出口定位在50-150m的高度。

通过采用上述技术方案，在风塔运行过程中，位于内部的筒状物风洞效应，底部的加热元件205加热从风塔底部侧面进气口203进入的气流，这些气流加速上升到垂直管道201内部的涡轮机210处，推动涡轮机210高速旋转带动发电机209的发电，涡轮机210上部的气流在导流板作用下，会形成负压虹吸效应，大大增强涡轮机210上部扩散器部分的空气流动从而使经过涡轮机210的气流更稳定和强大。根据数学建模和反复计算数据，得出工作区内直径为4m、高度为80m的管道内的风速为50m/s，这足以提供源源不断的风能来持续不断的发电。

综上所述，本发明的巨型风塔可靠性高，具有防雷功能，无论风速和天气条件如何，都能发电。它可以安装在人群不常到达的地方，同时提供电力和蜂窝通信。无论天气条件如何，最终用户都能获得源源不断的电能，而不会造成任何损失。本发明的巨型风塔可以在任何地点任何自然条件下发电，它无需像传统的三叶片风电机组的外露叶片，它利用烟囱效应和流体力学中的拉瓦尔喷管效应设计，外敷太阳能电池板4，内部是一个超过80米高的筒状物，在拉瓦尔喷管208的几何转折处安装有涡轮机210和发电机209，可以部署在任何需要电力的地方来源源不断的供应可靠稳定的电能。本发明有更高的空间利用率，防雷防风雨，高环境友好性，整个结构采用模块化设计，方便安装和维护。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。