CN109667719B - 一种高效利用风力的发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效利用风力的发电系统，包括飞行器、缆绳和风能发电装置，缆绳的顶端连接飞行器，缆绳的底端连接在地面或机动装置上，风能发电装置连接在缆绳上；或风能发电装置连接在塔架上，塔架的底端锚定在地面或机动装置上。本发明高效利用风力的发电系统，改变了传统风能发电装置固定不动的安装方式，其在空中具有独立的迎风姿态，外风罩始终能够面对风向，能够跟随风向来调整外风罩的进风口，保证最大程度上风力的利用，提高发电效率，同等时间下，相比传统的发电方式，发电量能增加30％。本发明高效利用风力的发电系统具有发电效率高、发电量大、部署灵活，运行稳定的优势，值得推广应用。

Description

一种高效利用风力的发电系统

技术领域

本发明涉及一种高效利用风力的发电系统，属于风力发电设备技术领域。

背景技术

风能作为一种清洁能源，并且风能取之不尽、用之不竭，近几十年来，利用风能发电已成为电力来源的重要方式之一，同时相比其他发电方式，风能发电具有建设维护成本低、安装建造方便等优势。

要高效利用风能发电，就需要有符合要求的风速，往往低风速是无法达到发电要求的，这就是为什么风能发电机一般要建在山上、风口上，低空风能利用较难在普遍场合提高效率。高空中的风速远高于地面，且风速较少受到地形地貌影响，风能稳定，故高空的风能密度远高于地面，可以是低空风能密度的十倍至百倍，而利用高空风能发电目前仍处于探索阶段。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效稳定利用高空风能的发电系统，用以解决高空发电系统的升空高度同时减少发电系统工作时偏离地面连接点的水平距离，增加多个风能发电系统部署时的部署密度。同时解决高空发电系统的运行稳定性跟部署、维护的灵活性。在同一思路下，本发明同时提供一种安装在塔架上高效稳定利用低空风能的发电系统。

术语解释：气通面积，是指风罩内允许气流通过的面积或分流器与风罩之间能允许气流通过的切面面积。

本发明的技术方案如下：

一种高效利用风力的发电系统，包括飞行器、缆绳和风能发电装置，缆绳的上端连接飞行器，缆绳的下端连接在地面和/或地面机动装置上，一个或多个风能发电装置连接在缆绳上；所述风能发电装置包括外风罩和风能发电部分，风能发电部分中受风力做功部分设置在外风罩内和/或外风罩的后开口处，风能发电部分为由风能提供做功产生电压的设备。此地面包括和地面有连接的建筑物和水面和水面有连接的建筑物。

优选的，当飞行器和/或风能发电装置与两根以上缆绳连接时，缆绳的另一端连接至地面和/或地面控制装置上，地面控制装置为环形轨道上的至少一活动点围绕至少一固定点或环形轨道上支持相对运动的至少两个活动点。此设置的好处是，通过能相对运动的点，提供力矩，通过缆绳将力矩传输至飞行器和/或风能发电装置，用以改变飞行器和/或风能发电装置的迎风姿态。

优选的，当飞行器和/或风能发电装置与两根以上缆绳连接时，缆绳的另一端连接至至少两个相互独立的地面机动装置。此设置的好处是，相互独立的地面机动装置通过改变相互间的距离，以较小结构，灵活改变所产生的力矩大小。

优选的，所述机动装置包括工程车、船、潜水艇。此设计的好处是，机动装置具有机动能力，机动装置可以拖动整个发电系统远离不利于此风能发电装置的地区，例如气候灾害或风力过小地区。

优选的，所述风能发电装置具有通过逐渐缩小外风罩和/或通过外风罩与外风罩内分流器缩小气通面积的结构。

进一步优选的，所述外风罩内气通面积最大处至少为最小处的4倍。

优选的，所述风能发电部分包括涡轮机和发电机，涡轮机带动发电机发电。

优选的，所述涡轮机设置在外风罩内和/或后开口处，涡轮机带动发电机，外风罩的前端为进风口、后端为出风口，且进风口口径≥出风口口径。

优选的，当外风罩内设有分流器时，分流器从头部至尾部呈渐扩结构，涡轮机安装在分流器的表面或后面，涡轮机与发电机传动连接。

优选的，所述缆绳与飞行器之间设有支撑旋转部件，支撑旋转部件设置在风能发电装置上方的缆绳和/或飞行器上。此设计的好处是，可选择性的将缆绳轴向的旋转力传递给飞行器，保证飞行器与风能发电装置的迎风姿态可相互独立。

优选的，所述风能发电装置与缆绳连接处设有支撑旋转部件和/或软性连接。此设置的好处是，有利于使风能发电装置围绕缆绳的轴向旋转，而不带动缆绳旋转。

优选的，所述风能发电装置以缆绳为旋转轴，呈前后不对称结构，旋转轴之后受风面积大于旋转轴之前受风面积。此设计的好处是，当风能发电装置前后均受风时，尾部被风推后，使风能发电装置前端朝向风力的来源方向。

优选的，所述风能发电装置与缆绳的连接点为至少两个；当风能发电装置与缆绳不是直接连接时，风能发电装置与缆绳之间的连接件不交叉。此设计的好处是，通过至少两个的连接点可使缆绳对风能发电装置提供力矩，防止风能发电装置轴向旋转。

优选的，在所述缆绳跟所述风能发电装置连接点之前不设置所述外风罩和/或所述分流器。此设置的好处是，缆绳只对外风罩或分流器提供拉力，可减少对外风罩或分流器的刚度需求。

优选的，所述风能发电装置上设置有穿过迎风面的支撑杆，支撑杆对风能发电装置的形状提供支撑或通过改变支撑杆与风能发电装置连接点的距离对风能发电装置提供形状改变。

优选的，所述支撑杆和/或缆绳设置为扁平的导风结构。此设置的好处是，减少支撑杆和/或缆绳对风能发电装置的风力阻挡。

优选的，所述缆绳与风能发电装置连接时，缆绳在风能发电装置上的投影经过风能发电装置的迎风面。此设置的好处是，当材料强度不足以支撑外风罩的形状时，能使缆绳对风能发电装置的形状提供支撑。

优选的，所述缆绳与风能发电装置连接时，缆绳在风能发电装置上的投影不经过风能发电装置的迎风面。此设置的好处是，减少缆绳对进入风能发电装置风力的阻挡。

优选的，在同一根缆绳跟与之相连的一个风能发电装置上，至少有一个三角结构，所述三角结构连接缆绳上的至少轴向两点跟风能发电装置上的至少两点。此设计的好处是，三角结构可为风能发电装置离缆绳稍远一侧提供向上的力。

优选的，所述三角结构的至少一条边设置有直线轴承。此设计的好处是，可通过直线轴承改变三角型的边长，使风能发电装置做上下微小的角度调整，使风能发电装置最大程度上保持迎风姿态。

优选的，所述风能发电装置与缆绳连接处具有支持所述风能发电装置沿缆绳轴向移动的套状装置。此设计的好处是，该套状设置使风能发电装置无需通过缆绳的升降即可完成升降作业。

优选的，所述套状装置通过电动或辅助缆绳提供升降动力。

优选的，所述缆绳和/或辅助缆绳通过位于风能发电装置上方缆绳和/或飞行器上的滑轮带动所述缆绳和/或辅助缆绳升降，从而带动所述风能发电装置升降。

优选的，所述飞行器包括无人机、固定翼，气艇、风筝和直升机。

优选的，所述飞行器自身提供的竖直向上的力跟受到水平方向风的阻力比值大于等于风能发电装置自身提供的竖直向上的力跟水平方向的力的比值。

优选的，所述飞行器具有扁平形状和/或流线型和/或飞行器上具有推力装置。

一种高效利用风力的发电系统，包括塔架和风能发电装置，风能发电装置连接在塔架上，塔架的底端连接在地面和/或机动装置上；所述风能发电装置包括外风罩和风能发电部分，风能发电部分中受风力做功部分设置在外风罩内和/或外风罩的后开口处，风能发电部分为由风能提供做功产生电压的设备。此设计的好处是，塔架的底端固定在地面、地面建筑物、水面、水面建筑物都可以，亦或是固定在机动装置上，通过机动装置移动塔架的空间位置，机动装置可以拖动整个发电系统远离不利于此风能发电装置的地区，例如气候灾害或风力过小地区。

优选的，所述机动装置包括工程车、船、潜水艇。

优选的，所述风能发电装置具有通过逐渐缩小外风罩和/或通过外风罩与外风罩内分流器缩小气通面积的结构。

进一步优选的，所述外风罩内气通面积最大处至少为最小处的4倍。

优选的，所述风能发电部分包括涡轮机和发电机，涡轮机带动发电机发电。

优选的，所述涡轮机设置在外风罩内和/或后开口处，涡轮机带动发电机，外风罩的前端为进风口、后端为出风口，且进风口口径≥出风口口径，当外风罩内设有分流器时，分流器从头部至尾部呈渐扩结构，涡轮机安装在分流器的表面或后面，涡轮机与发电机传动连接。

优选的，所述风能发电装置以塔架或连接在塔架上的缆绳为旋转轴，呈前后为不对称结构，旋转轴之后受风面积大于旋转轴之前受风面积。

优选的，所述风能发电装置通过塔架上的旋转装置调整迎风方向。

优选的，所述塔架上设有跟塔架交叉连接的硬质横杆，横杆一端连接风能发电装置。此设计的好处是，硬质横杆可为风能发电装置提供向上的拉力，提升风能发电装置空中姿态的稳定性。

优选的，所述横杆与塔架铰接，通过调整横杆与塔架的交叉角度改变风能发电装置的迎风角度。

优选的，所述风能发电装置与塔架和/或连接塔架的缆绳的连接点为至少两个；当风能发电装置与缆绳不是直接连接时，风能发电装置与塔架和/或连接塔架的缆绳之间的连接件不交叉。

优选的，在所述塔架跟所述风能发电装置连接点之前不设置所述外风罩和/或所述分流器。此设置的好处是，塔架只对所述外风罩或所述分流器提供拉力，可减少对外风罩或分流器的刚度需求。

优选的，所述风能发电装置上设置有穿过迎风面的支撑杆。此设计的好处是，支撑杆对风能发电装置的形状提供支撑或通过改变支撑杆与风能发电装置的连接点距离对风能发电装置提供形状改变。

优选的，所述缆绳与风能发电装置连接时，缆绳在风能发电装置上的投影经过风能发电装置的迎风面。此设置能通过改变缆绳跟风能发电装置连接点之间距离使缆绳对风能发电装置的形状提供支撑或提供形状改变。

优选的，所述塔架和/或支撑杆具有导风结构。此设计的好处是，采用导风结构，例如扁平状的结构设计或局部镂空设计，一方面可以减轻重量，另一方面在空中可以减少风阻。

优选的，所述塔架与风能发电装置连接时塔架在风能发电装置上的投影不经过风能发电装置的迎风面。

优选的，所述塔架上设置有平衡杆，平衡杆的迎风面积小于风能发电装置的迎风面积，当风能发电装置在塔架的两侧质量不平衡时，在平衡杆的另一端设有配重和/或设置向下的连接。

优选的，所述风能发电装置和/或平衡杆向下连接一个或多个能围绕塔架移动的动点，所述动点拖动风能发电装置调整迎风方向。此设计的好处是，当该动点在塔架的迎风面时该动点对整个系统提供向前向下的力，提升整个系统的抗风性能。

优选的，在同一根塔架跟与之相连一个风能发电装置上，至少有一个三角结构，所述三角结构连接塔架上的至少轴向两点跟风能发电装置上的至少两点。此设计的好处是，三角结构可为风能发电装置离塔架稍远一侧提供向上的力。

优选的，所述三角结构的至少一条边设置有直线轴承。此设计的好处是，可通过直线轴承改变三角形的边长，使风能发电装置做上下微小的角度调整，使风能发电装置最大程度上保持迎风姿态。

优选的，所述风能发电装置与所述塔架或与塔架连接的缆绳连接处具有支持所述风能发电装置沿塔架轴向移动的套状装置。此设计的好处是，该套状装置能支持风能发电装置升降且该套状装置对风能发电装置提供一定的拉力。

优选的，所述套状装置通过电动或辅助缆绳提供升降的动力。

优选的，所述塔架的顶端设有定滑轮且定滑轮上缠绕有升降绳，风能发电装置的前端连接在升降绳上，风能发电装置跟随升降绳的升降而升降。

优选的，所述塔架上设有剪叉结构，分开的两叉分别连接风能发电装置的两侧。此设计的好处是，通过剪叉结构可使塔架对风能发电装置迎风面无风力阻挡。

本发明的有益效果在于：

本发明涉及高效利用风力的发电系统，改变了传统风能发电装置固定不动的安装方式，其在空中具有独立的迎风姿态，外风罩始终能够面对风向，能够跟随风向来调整外风罩的进风口，保证最大程度上风力的利用，提高发电效率，还可以利用飞行器的特征提升发电装置的升空高度，同时减少系统的水平偏移。同等时间下，相比传统的发电方式，发电量能增加30％。本发明高效利用风力的发电系统具有发电效率高、发电量大的优势，具有较高的经济价值和市场效益，值得推广应用。

附图说明

图1为本发明发电系统的结构示意图(单根缆绳)；

图2为本发明发电系统的结构示意图(单根缆绳连接机动装置)；

图3为本发明发电系统的局部示意图(单根缆绳穿过进风口)；

图4为本发明发电系统的局部示意图(单根缆绳不穿过进风口)；

图5为本发明发电系统的结构示意图(两根缆绳)；

图6为本发明发电系统的结构示意图(两根缆绳连接滑动器)；

图7为本发明发电系统的结构示意图(两根缆绳连接机动装置)；

图8为本发明发电系统的局部示意图(两根缆绳在外风罩的两侧)；

图9为本发明发电系统的局部示意图(两根缆绳穿过外风罩的进风口)；

图10为本发明发电系统的结构示意图(塔架)；

图11为本发明发电系统的局部示意图(塔架)；

图12为本发明发电系统的结构示意图(塔架)；

图13为本发明发电系统的结构示意图(塔架连接机动装置)；

图14为本发明发电系统的结构示意图(塔架连接平衡杆)；

图15为本发明发电系统的结构示意图(平衡杆连接滑动器)；

图16为本发明发电系统的结构示意图(塔架)；

图17为本发明中风能发电装置的结构示意图；

图18为本发明中风能发电装置的结构示意图(无分流器)；

其中：1、飞行器；2、风能发电装置；3、缆绳；4、机动装置；5、塔架；6、U型支撑架；7、固定连接点；8、缆绳；9、滑动器；10、平衡杆；11、套状装置；12、牵引绳；13、外风罩；14、分流器；15、发电部分；16、支撑旋转部件。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种高效利用风力的发电系统，包括飞行器1、缆绳3和风能发电装置2，缆绳3的顶端连接飞行器1，缆绳3的底端锚定在地面上，风能发电装置2连接在缆绳3上。

具体地，本实施例采用一根缆绳3进行悬挂连接2个风能发电装置2，缆绳3的底端锚定在高山地面上(具体地点的选择由专家确定)，另外本实施例中所说的地面还包括高层建筑物的楼顶地面，飞行器选用无人机、气艇、气球或直升机的一种即可，具体需要根据使用环境来确定。

缆绳3的顶端与飞行器1之间设有支撑旋转部件16，可选择性的将缆绳轴向的旋转力传递给飞行器，保证飞行器与风能发电装置的迎风姿态可相互独立。

其中风能发电装置采用中国专利申请号2018110959516中的技术方案，该技术方案相比其他发电装置具有更高的发电效率，其结构上主要包括外风罩及设置在外风罩内的发电机、涡轮机、分流器；外风罩的前端为进风口、后端为出风口，且进风口口径≥出风口口径，分流器从头部至尾部呈渐扩结构，涡轮机安装在分流器的表面或后面，涡轮机与发电机传动连接，风能发电装置参见图17结构示意，其中外风罩内最大处的气通面积为最小处的4倍，风能发电部分中受风力做功部分(涡轮机)位于外风罩内。

每一风能发电装置2的外风罩的前端通过上下两个直线轴承与缆绳3连接，缆绳3穿过外风罩进风口的迎风面，如图3所示，外风罩13的后端通过一个缆绳与缆绳连接，缆绳一端与缆绳之间通过轴承连接，缆绳的另一端设有挂钩并与外风罩后端的拉环连接。通过两个直线轴承的连接点以及缆绳构成一个受力三角形，能够保证风能发电装置在空中的迎风姿态，同时采用直线轴承可以使风能发电装置实现上下微小的位置调整，能够使外风罩最大程度上保持迎风姿态，最大程度上利用风能发电。

飞行器1的外形为扁平状流线型，能够减少所受风的阻力，并且所提供的飞行器要保证飞行器自身提供的竖直向上的力跟受到水平方向风的阻力比值大于等于风能发电装置自身提供的竖直向上的力跟水平方向的力的比值。

同时外风罩进风口端采用内支撑架进行加固支撑或是采用轻质高强度材料制作，要保证外风罩在高空受到强风力时外风罩不变形，外风罩后端(出风口端)重量大于前端(进风口端)，在来风方向上，外风罩进风口端能够在风力作用下自行调整迎风方向，保证进风口端能够时刻朝向来风方向，最大程度上利用风力发电。

实施例2：

如图2所示，本实施例提供一种高效利用风力的发电系统，结构如实施例1所述，其不同之处在于：一根缆绳3上悬挂连接6个风能发电装置2，缆绳3的底端锚定在机动装置。本实施例中机动装置选用工程车，工程车能够移动发电系统从一个地点到另一个地点，能够满足多种需求，例如草原、沙漠、戈壁等没有电线传输的工程地点。

当机动装置带动整个系统转场时，上方飞行器留空，减少重新部署系统所用成本。当机动装置拖动发电系统转移至指定地点后，将缆绳下端锚定至地面或将机动装置本身锚定至地面。另外如图4所示，外风罩前端进风口与缆绳通过普通滚动轴承连接，缆绳不穿过外风罩进风口的迎风面，避免对风力造成影响(减弱风力)。

缆绳3的底端固定在机动装置2上，机动装置2还可选用船或潜水艇等，具体根据使用场景选择，由于海洋上的风力较大，本发明发电系统可大面积应用在海面上，比如将缆绳的底端固定连接在气垫船上，可以充分利用海洋风力发电。机动装置能给整个风能发电系统提供向下和向前的力，能够将整个发电系统应用在高山、高原或海面上。另外，机动装置便于移动发电系统，对于季风较强的地区，可通过机动装置来调节发电系统的发电区域。

实施例3：

如图5所示，本实施例提供一种高效利用风力的发电系统，结构如实施例1所述，其不同之处在于：采用两根缆绳3来连接风能发电装置2，飞行器1为风能发电装置2上的两点提供向上的拉力，两根缆绳3位于外风罩的两侧并通过直线轴承与外风罩连接。两根缆绳通过连接外风罩的两侧，缆绳不穿过迎风面(如图8所示，缆绳在外风罩的外侧，不贯穿外风罩，减少缆绳对迎风面的进风阻力)，可以使外风罩受力平衡，这样就省略了缆绳，同样能够保证外风罩在空中的迎风姿态。

实施例4：

如图6所示，本实施例提供一种高效利用风力的发电系统，结构如实施例3所述，其不同之处在于：一根缆绳3(另一根缆绳固定不动)或两根缆绳的底端安装连接在滑动装置上，滑动装置包括环形轨道和滑动小车，缆绳的底端锚定在滑动小车上，滑动小车嵌合在环形轨道上。当发电系统长期处于某一地点时，例如山顶或高层建筑的屋顶，通过滑动装置可人为调整风能发电装置的迎风方向和空中迎风姿态，最大程度上利用风力发电。

实施例5：

如图7所示，本实施例提供一种高效利用风力的发电系统，结构如实施例4所述，其不同之处在于：两根缆绳3的底端锚定在工程车上，工程车能够移动发电系统从一个地点到另一个地点，能够满足多种需求，例如草原、沙漠、戈壁等没有电线传输的工程地点。

通过2个或2个以上的工程车做相对运动，带动2根或2根以上的缆绳调整飞行器1和/或风能发电装置2的迎风姿态，缆绳3与飞行器1之间设有支撑旋转部件16，地面调整风能发电装置的迎风姿态时对飞行器的迎风姿态无影响。当此支撑旋转部件16具有锁止功能，并且锁止时，地面可同时调整风能发电装置跟飞行器的迎风姿态。

缆绳在外风罩的两侧，同时缆绳贯穿外风罩内腔，如图9所示，此结构能够增强外风罩在强风下的稳定性(尽管增加了迎风面的风力阻力)，通过直线轴承可以实现外风罩的上下移动。

实施例6：

如图10至图12所示，一种高效利用风力的发电系统，包括塔架5和风能发电装置2，风能发电装置2连接在塔架5上，塔架5的底端锚定在地面上。

风能发电装置2包括外风罩、发电机、涡轮机、分流器；外风罩13的前端为进风口、后端为出风口，分流器14从头部至尾部呈渐扩结构，涡轮机安装在分流器14的表面或后面，涡轮机与发电机传动连接，如图17所示。

塔架5的顶端设有一U型支撑架6，外风罩的进风口端固定连接在U型支撑架上或外风罩中部固定于U型支撑架内，U型支撑架不阻挡风罩的迎风面，从而避免塔架对进入风罩内风力的阻挡，U型支撑架的底端通过旋转轴与塔架顶端活动连接。通过旋转活动连接的U型支撑架，可以使风能发电装置随时调整空中姿态，保证外风罩始终面对迎风风向，最大程度上利用风能。

实施例7：

如图13所示，一种高效利用风力的发电系统，结构如实施例6所述，其不同之处在于：塔架5的底端锚定在机动装置上，机动装置包括工程车、船、潜水艇。本实施例中机动装置选用工程车，工程车能够移动发电系统从一个地点到另一个地点，能够满足多种需求，例如草原、沙漠、戈壁等没有电线传输的工程地点。

风能发电装置2以塔架5为旋转轴，呈前后不对称结构，旋转轴之后受风面积大于旋转轴之前受风面积。当风能发电装置前后均受风时，尾部被风推后，使风能发电装置前端朝向风力的来源方向，利用风能发电装置的外形并借助风力时风能发电装置的进风口始终朝向来风方向。

塔架5上连接有两个风能发电装置2，塔架5的顶端设有定滑轮且定滑轮上缠绕有升降绳，外风罩的前端连接在升降绳上，升降绳的一端固定在塔架的底端。

实施例8：

如图14所示，一种高效利用风力的发电系统，结构如实施例6所述，其不同之处在于：塔架5的顶端一侧连接一风能发电装置2，在风能发电装置2相对的塔架顶端另一侧连接有一平衡杆10。通过平衡杆10可以保证塔架顶部受力均衡，提高安全性。

风能发电装置2结构如图18所示，在外风罩13内部没有设置分流器，只用涡轮机和发电机传动连接进行风力发电。

实施例9：

如图15所示，一种高效利用风力的发电系统，结构如实施例8所述，其不同之处在于：平衡杆10连接一长绳，长绳的底端连接在滑动小车上，滑动小车嵌合在以塔架底端为圆心的环形轨道上。通过滑动小车沿环形轨道旋转，可以调整外风罩在高空中的迎风方向，使其进风口端能够时刻对准来风方向。并且平衡杆在上风口时，连接平衡杆向下的长绳会给整个系统提供逆风的力，增加系统的抗风能力。

实施例10：

如图16所示，一种高效利用风力的发电系统，结构如实施例8所述，其不同之处在于：塔架5的顶端为一三角形钢架，此三角形钢架是塔架的一部分，外风罩13的前端固定在三角形钢架上，三角形钢架的两个角点固定连接在外风罩上，三角形钢架的第三个角点通过旋转轴与塔架顶端转动连接。

外风罩进风口端采用内支撑架进行加固支撑或是采用轻质高强度材料制作，要保证外风罩在高空受到强风力时外风罩不变形，三角形钢架能够进一步增强外风罩的刚度，保证外风罩进风口端在强风进入时形状不变。

实施例11：

本实施例提供一种高效利用风力的发电系统，结构如实施例3所述，其不同之处在于：风能发电装置2以缆绳为旋转轴，呈前后不对称结构，旋转轴之后(下风方向)受风面积大于旋转轴之前(上风方向)受风面积。当风能发电装置前后均受风时，尾部被风推后，使风能发电装置前端(进风口迎风面)朝向风力的来源方向。

实施例12：

本实施例提供一种高效利用风力的发电系统，结构如实施例1所述，其不同之处在于：在缆绳3跟风能发电装置2连接点之前不设置外风罩和/或分流器，缆绳只对外风罩或分流器提供拉力，可减少对外风罩或分流器的刚度需求。

实施例13：

本实施例提供一种高效利用风力的发电系统，结构如实施例1所述，其不同之处在于：风能发电装置2上设置有穿过迎风面的支撑杆，支撑杆对风能发电装置的形状提供支撑或通过改变支撑杆与风能发电装置连接点的距离对风能发电装置提供形状改变。

支撑杆和/或缆绳设置为扁平的导风结构，可减少支撑杆和/或缆绳对风能发电装置的风力阻挡。

实施例14：

本实施例提供一种高效利用风力的发电系统，结构如实施例3所述，其不同之处在于：风能发电装置2以缆绳为旋转轴，呈前后不对称结构，旋转轴之后受风面积大于旋转轴之前受风面积。当风能发电装置前后均受风时，尾部被风推后，使风能发电装置前端朝向风力的来源方向，利用风能发电装置的外形并借助风力时风能发电装置的进风口始终朝向来风方向。

实施例15：

本实施例提供一种高效利用风力的发电系统，结构如实施例3所述，其不同之处在于：风能发电装置2与缆绳3连接处具有支持所述风能发电装置沿缆绳轴向移动的套状装置11，套状装置通过电动或辅助缆绳提供升降动力。该套状设置使风能发电装置无需通过缆绳的升降即可完成升降作业。

实施例16：

本实施例提供一种高效利用风力的发电系统，结构如实施例1所述，其不同之处在于：本实施例中选用的飞行器1具有扁平形状和/或飞行器上具有推力装置。飞行器自身提供的竖直向上的力跟受到水平方向风的阻力比值大于等于风能发电装置自身提供的竖直向上的力跟水平方向的力的比值。

风力对风能发电装置做功，必然会对风能发电装置产生向后(下风向)的推力，要想增加风能发电装置的受风面积提高发电量，必然会增加风力对风能发电装置的推力，飞行器1、风能发电装置2跟地面连接点3个受力点可以看做一个动滑轮组，用上方飞行器对风能发电装置提供向上和/或向前(上风向)的力跟单纯提升风能发电装置本身的升力相比，可产生更大效果。而且可通过改变上方飞行器跟风力的夹角使风力的推力变为向上的升力。还可以将风能发电装置产生的电量输送至上方飞行器，用以补偿飞行器的推力装置。

Claims (9)

1.一种高效利用风力的发电系统，其特征在于，包括飞行器、缆绳和风能发电装置，缆绳的上端连接飞行器，缆绳的下端连接在地面机动装置上，一个或多个风能发电装置连接在缆绳上；

所述风能发电装置包括外风罩和风能发电部分，风能发电部分中受风力做功部分设置在外风罩内和／或外风罩的后开口处，风能发电部分为由风能提供做功产生电压的设备；

每个风能发电装置与两根以上缆绳连接，缆绳的另一端连接地面控制装置上，地面控制装置为环形轨道上的至少一活动点围绕至少一固定点或环形轨道上支持相对运动的至少两个活动点；或，每个风能发电装置与两根以上缆绳连接，缆绳的另一端连接至至少两个相互独立的地面机动装置；

所述风能发电部分包括涡轮机和发电机，涡轮机带动发电机发电；所述涡轮机设置在外风罩内和／或后开口处，涡轮机带动发电机，外风罩的前端为进风口、后端为出风口，且进风口口径≥出风口口径；

所述每个风能发电装置与两根以上缆绳连接处具有支持所述风能发电装置沿缆绳轴向移动的套状装置；

所述飞行器自身提供的竖直向上的力跟受到水平方向风的阻力比值大于等于风能发电装置自身提供的竖直向上的力跟水平方向的力的比值。

2.如权利要求1所述的高效利用风力的发电系统，其特征在于，所述风能发电装置以缆绳为旋转轴，呈前后不对称结构，旋转轴之后受风面积大于旋转轴之前受风面积。

3.如权利要求1所述的高效利用风力的发电系统，其特征在于，所述飞行器具有扁平形状和／或流线型和／或飞行器上具有推力装置。

4.如权利要求1所述的高效利用风力的发电系统，其特征在于，所述套状装置通过电动或辅助缆绳提供升降动力。

5.如权利要求4所述的高效利用风力的发电系统，其特征在于，所述缆绳和/或辅助缆绳通过位于风能发电装置上方缆绳和/或飞行器上的滑轮带动所述缆绳和/或辅助缆绳升降，从而带动所述风能发电装置升降。

6.如权利要求1所述的高效利用风力的发电系统，其特征在于，所述缆绳与飞行器之间设有支撑旋转部件，支撑旋转部件设置在风能发电装置上方的缆绳和/或飞行器上。

7.如权利要求1所述的高效利用风力的发电系统，其特征在于，所述风能发电装置与缆绳连接处设有支撑旋转部件和/或软性连接。

8.如权利要求1所述的高效利用风力的发电系统，其特征在于，在同一根缆绳跟与之相连的一个风能发电装置上，至少有一个三角结构，所述三角结构连接缆绳上的至少轴向两点跟风能发电装置上的至少两点。

9.如权利要求8所述的高效利用风力的发电系统，其特征在于，所述三角结构的至少一条边设置有直线轴承。