技术摘要：
本发明公开了一种基于风力监测的立体风场发电系统，包括：垂直轴风力发电机电能转换器Ⅰ设置在支撑柱Ⅰ上；风轮，其包括自下向上依次串接设置的第一风力捕获组件和第二风力捕获组件，第一风力捕获组件或第二风力捕获组件均包括套筒，三个支腿，三个主叶片，三个弧形裂  全部
背景技术：
风力电站利用风能驱动风轮机以带动发电机生产电能的电厂。随着全球经济的发 展，风能市场也迅速发展起来。2007年全球风电装机容量为9万兆瓦，2008年全球风电装机 容量增长28.8％，2008年底全球累计风电装机容量已超过了12.08万兆瓦，相当于减排1.58 亿吨二氧化碳。随着技术进步和环保事业的发展，风能发电在商业上将完全可以与燃煤发 电竞争。风能属于可再生能源，具有无污染，清洁，环境效益好，可再生，永不枯竭，基建周期 短、投资少，装机规模灵活，技术相对成熟等优点，有着广阔的应用前景。风力机的两种主要 类型为：水平轴风力机(HAWT)和垂直轴风力机(VAWT)。目前，水平轴风力机在市场上占据着 主导地位，但由于垂直轴风力机具有显著的优点而越来越受到研究者们的重视，与水平轴 风力机相比，垂直轴风力机具有以下优点:无需对风、叶片结构简单、易维护、低噪音、适合 城市环境。 但是，现有的垂直轴风力机在低风速下自启动能力较差，导致其风能的利用率不 高。
技术实现要素：
本发明的一个目的是解决上述问题，并提供后面将说明的优点。 本发明还有一个目的是提供一种基于风力监测的立体风场发电系统，其能够根据 风力大小，调整风力捕获组件的风力捕获面积，进而有效提高其低风速下自启动能力，有效 利用风能。 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于风力监测的立体风 场发电系统，包括： 垂直轴风力发电机电能转换器Ⅰ，其为柱形结构，且垂直轴风力发电机电能转换器 Ⅰ同轴可旋转的设置在支撑柱Ⅰ上； 风力捕获组件，其包括：套筒，其刚性套设在垂直轴风力发电机电能转换器Ⅰ上，所 述套筒包括相互套设的内筒体和外筒体，且内筒体和外筒体之间成型有环形容纳空腔；三 个支腿，其以外筒体为圆心发散式延伸设置，且三个支腿位于同一水平面上，任一支腿的底 面向所述支腿内凹陷成型一矩形的容纳槽；三个主叶片，其为弧形片体，三个主叶片分别设 置在三个支腿的尾端；三个弧形裂隙，其分别自两个支腿固定至外筒体的固定点的下方为 起点，向下倾斜贯通开设在外筒体的侧壁上，且三个弧形裂隙的倾斜方向相反，三个弧形裂 隙的长度与弧度相一致；三条弧形滑轨，其分别对应设置在内筒体的外侧壁上，且设置在三 个弧形裂隙在内筒体的外侧壁上的垂直投影处，三条弧形滑轨的弧度及延伸方向与三个弧 形裂隙一致；三个旋转支腿，其分别对应设置在三个支腿的正下方，且三个支腿的前端与三 4 CN 111550364 A 说　明　书 2/6 页 个主叶片不相互接触，所述三个旋转支腿的尾端分别延伸入三个弧形裂隙内并通过滑块连 接至所述三条弧形滑轨上；滑块驱动，其驱动所述滑块；三个折叠叶片，其分别设置在所述 三个旋转支腿和三个支腿之间，且任一折叠叶片的第一边沿固定在一个支腿的下方的容纳 槽内，该任一折叠片的第二边沿固定在对应的一个旋转支腿的上端面上，任一折叠叶片可 随旋转支腿的旋转下移展开为一扇面；多个扇骨，其分散开插设在三个折叠叶片内，且多个 扇骨的尾端滑动设置在三条弧形滑轨上； 风速仪，其设置在支撑柱Ⅱ，且支撑柱Ⅱ与支撑柱Ⅰ的底部固定在同一海拔高度； 支撑柱Ⅱ与支撑柱Ⅰ之间的距离小于30m； 本地监测器，其与风速仪通讯连接，所述本地监测器用于实时获取时间段t1内的 风速仪检测的平均风速值Ⅰ并存储； 控制器，其与所述滑块驱动、本地监测器和气象卫星通讯连接，所述控制器用于实 时查询滑块驱动所在位置，若驱动滑块位于三条弧形滑轨的最上端，则查询结果记为“1”； 若驱动滑块位于三条弧形滑轨的最下端，则查询结果记为“0”； 所述控制器还用于实时获取本地监测器存储的时间段t1内的风速值Ⅰ，用于预获 取气象卫星预测的时间段t1内的平均风速值Ⅱ，并将时间段t1内的风速仪检测的平均风速 值Ⅰ与平均风速值Ⅱ进行比较，获得比较结果： 若平均风速值Ⅰ≤平均风速值Ⅱ≤9.5m/s时；或者，平均风速值Ⅰ≤9.5m/s，平均风 速值Ⅱ≥9.6m/s时；控制器查询驱动滑块所在位置，若查询结果为“1”，则启动滑块驱动，带 动三个旋转支腿沿着三条弧形滑轨向斜下方滑动，同时带动三个折叠叶片展开呈扇形；控 制器查询驱动滑块所在位置，若查询结果为“0”，则不启动滑块驱动； 若平均风速值Ⅰ≥平均风速值Ⅱ≥9.6m/s时；或者，平均风速值Ⅰ≥9.5m/s，平均风 速值Ⅱ≤9.6m/s时，控制器查询驱动滑块所在位置，若查询结果为“1”，则不启动滑块驱动； 控制器查询驱动滑块所在位置，若查询结果为“0”，启动滑块驱动，带动三个旋转支腿沿着 三条弧形滑轨向斜上方滑动，同时带动三个折叠叶片折叠收起。 优选的是，任一主叶片的展开面积大于任一折叠叶片展开的扇面面积。 优选的是，三个弧形裂隙中任一个弧形裂隙与所述套筒的轴向的夹角小于30度。 优选的是，多个扇骨上喷涂磁粉，折叠时相邻两个折叠面相互吸附。 优选的是，三个折叠叶片中任一折叠叶片还包括： 牛津布外套层，其为扇形结构，牛津布外套层为任一折叠叶片的主体； 多个金属薄片，其中，任一金属薄片呈梯形结构，多个金属薄片沿着多个扇骨的延 伸方向依次嵌入牛津布外套层内形成折叠面。 优选的是，任一金属薄片的厚度不超过5mm。 优选的是，40min＜时间段t1＜60min。 优选的是，还包括： 若平均风速值Ⅰ≤9.5m/s，平均风速值Ⅱ≥9.6m/s,且平均风速值Ⅱ-平均风速值Ⅰ ≤1.0m/s时；控制器查询驱动滑块所在位置，若查询结果为“1”，则启动滑块驱动，带动三个 旋转支腿沿着三条弧形滑轨向斜下方滑动，同时带动三个折叠叶片展开呈扇形；控制器查 询驱动滑块所在位置，若查询结果为“0”，则不启动滑块驱动； 若平均风速值Ⅰ≤9.5m/s，平均风速值Ⅱ≥9.6m/s,且平均风速值Ⅱ-平均风速值Ⅰ 5 CN 111550364 A 说　明　书 3/6 页 ＞1.0m/s时；控制器查询驱动滑块所在位置，若查询结果为“1”，则不启动滑块驱动；控制器 查询驱动滑块所在位置，若查询结果为“0”，启动滑块驱动，带动三个旋转支腿沿着三条弧 形滑轨向斜上方滑动，同时带动三个折叠叶片折叠收起。 优选的是，还包括：垂直轴风力发电机电能转换器Ⅱ；以及 伞形风轮，其包括柄部及以柄部为中心弧形发散开设置的多个弧形风叶，柄部的 下端通过圆柱轴承同轴可旋转的套设在所述套筒的顶端，且伞形风轮的风叶与第二风力捕 获组件的三个主叶片不相互接触，且柄部内设置容纳空腔，所述垂直轴风力发电机电能转 换器Ⅱ设置在柄部的容纳空腔内。 本发明包括以下有益效果： 第一风力捕获组件和第二风力捕获组件整体形成风轮，风轮带动垂直轴风力发电 机电能转换器Ⅰ(比如可以是稀土永磁发电机)发电送往控制器进行控制，输配负载所用的 电能；第一风力捕获组件和第二风力捕获组件为一个整体，三个支腿支撑三个主叶片形成 第一风力捕获组件和第二风力捕获组件的基础风力捕获结构，在风力较大时，完全可以满 足自启动要求；然而风力较小，甚至是微风时，则仅仅靠三个主叶片很难达到自启动要求， 且旋转速度较低；因此，控制器控制三个旋转支腿滑动展开三个折叠叶片，有效增加风力捕 获面积，进而有效提高风能利用率，以及效满足风力捕获组件自启动要求，提高风力捕获组 件转速；三个折叠叶片展开均匀分布在套筒周围，拉近了第一风力捕获组件和第二风力捕 获组件与套筒之间的距离，可进一步提高风轮整体的稳定性，延长其使用寿命； 综上，基于风力监测的立体风场发电系统，可根据风力大小进行合理调节风力捕 获面积，进而有效提高风能利用率，获得更多清洁电能。 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本 发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。 附图说明 图1根据本发明所述基于风力监测的立体风场发电系统的结构示意图； 图2根据本发明一个实施例中所述风力捕获组件的俯视结构示意图； 图3根据本发明一个实施例中一个支腿和一个旋转支腿相抵触的横截面的结构示 意图，其中，一个折叠叶片嵌入一个支腿的容纳槽内； 图4根据本发明一个实施例中所述风力捕获组件和支撑柱Ⅰ的结构示意图； 图5根据本发明一个实施例中风力捕获组件的横截面的结构示意图，其中，三个旋 转支腿连接设置在滑块上； 图6根据本发明一个实施例中一个折叠叶片的展开的结构示意图； 图7根据本发明再一个实施例中所述风力捕获组件、所述风轮和支撑柱Ⅰ的结构示 意图。