阅读说明：本技术 一种基于形变发电的仿真景观树风能利用系统 (Simulation landscape tree wind energy utilization system based on deformation power generation ) 是由 朱群志 于 2019-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于形变发电的仿真景观树风能利用系统,包括仿真景观树、与仿真景观树连接的整套电力设备,仿真景观树包括仿真景观树树梢、仿真景观树枝头和仿真景观树树叶,仿真景观树树梢的外壁设有瓦状柔性压电材料件,仿真景观树枝头由柔性细长型压电材料件构成,柔性细长型压电材料件的一端通过螺旋方式连接仿真景观树树梢,另一端通过螺旋方式连接仿真景观树树叶,柔性细长型压电材料件内部通过连接导线连接仿真景观树树梢,连接导线接入整套电力设备,瓦状柔性压电材料件通过连接导线连接整套电力设备。与现有技术相比,本发明具有合理利用风能的、提高压电材料的经济性、充分利用城市的仿真景观树等优点。(The invention relates to a simulation landscape tree wind energy utilization system based on deformation power generation, which comprises a simulation landscape tree and a whole set of power equipment connected with the simulation landscape tree, wherein the simulation landscape tree comprises a simulation landscape tree tip, a simulation landscape tree branch head and simulation landscape tree leaves, a tile-shaped flexible piezoelectric material piece is arranged on the outer wall of the simulation landscape tree tip, the simulation landscape branch head is composed of a flexible long and thin piezoelectric material piece, one end of the flexible long and thin piezoelectric material piece is connected with the simulation landscape tree tip in a spiral mode, the other end of the flexible long and thin piezoelectric material piece is connected with the simulation landscape tree leaves in a spiral mode, the interior of the flexible long and thin piezoelectric material piece is connected with the simulation landscape tree tip through a connecting wire, the connecting wire is connected with the whole set of power equipment, and the tile-shaped flexible piezoelectric material piece is connected. Compared with the prior art, the invention has the advantages of reasonably utilizing wind energy, improving the economy of the piezoelectric material, fully utilizing the simulated landscape tree of the city and the like.)

一种基于形变发电的仿真景观树风能利用系统

技术领域

本发明涉及可再生能源和发电技术领域，尤其是涉及一种基于形变发电的仿真景观树风能利用系统。

背景技术

风力发电是一种储量非常巨大的可再生能源，在世界能源格局中占有巨大比例。随着大型风力机组在商业上的广泛利用和发展，对水平轴风力机的技术要求越来越高，导致发电成本越来越高，难以与传统能源竞争，严重制约风电的可持续发展。不仅如此，随着大型风电场的发展，对环境和生物的影响也逐渐暴露出来，据统计每年有60万只鸟类死于风轮之下，噪声和视觉污染也带来了极大的困扰。

与此同时，随着城市化进程的高速发展，大面积占地的风电场无法在建筑密集的城市广泛使用，由于风的边界层作用，风轮型发电机组在人口稠密的城市效率低下。

随着社会的不断发展，城市的绿化环保越来越受到重视，因此仿真景观树作为城市绿化所必不可少的部分，在一个城市里具有一定的数量。然而仿真景观树目前还只是普通的外观作用，目前尚未有对其进行其他功能的充分利用。

综上所述，若能够利用仿真景观树来解决风能利用率低的问题，并能够充分利用利用仿真景观树，则可以进一步提高城市的新能源利用率，现有技术尚未有利用该思路来实现提高城市的新能源利用率的方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于形变发电的仿真景观树风能利用系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于形变发电的仿真景观树风能利用系统，包括仿真景观树及与仿真景观树连接的用以收集电能整套电力设备，所述的仿真景观树包括仿真景观树树梢、仿真景观树枝头和仿真景观树树叶，所述的仿真景观树树梢的外壁设有瓦状柔性压电材料件，所述的仿真景观树枝头由柔性细长型压电材料件构成，所述的柔性细长型压电材料件的一端连接仿真景观树树梢，另一端连接仿真景观树树叶，所述的柔性细长型压电材料件内部通过连接导线连接仿真景观树树梢，连接导线接入整套电力设备，所述的瓦状柔性压电材料件通过连接导线连接整套电力设备。

优选地，所述的瓦状柔性压电材料件的弯曲弧度为90°，所述的瓦状柔性压电材料件均匀布置在仿真景观树树梢的外壁。

优选地，所述的瓦状柔性压电材料件的瓦状结构的长度和面积与仿真景观树树梢的尺寸相匹配。

优选地，所述的柔性细长型压电材料件的振幅在最大允许偏离角内形变，最大允许横截面轴线与形变方向的夹角为30°。

优选地，所述的柔性细长型压电材料件的垂直方向上轴线与所结合的仿真景观树树梢的轴线重合。

优选地，所述的瓦状柔性压电材料件、所述的柔性细长型压电材料件的两种不同类型的压电材料的总占比面积为仿真景观树易于发生形变面积的60％-80％。

优选地，所述的柔性细长型压电材料件的一端通过螺旋方式连接仿真景观树树梢，另一端通过螺旋方式连接仿真景观树树叶。

优选地，所述的柔性细长型压电材料件为柱状结构。

优选地，所述的整套电力设备包括整流滤波汇流设备和储能电容，所述的连接导线接入整流滤波汇流设备，所述的整流滤波汇流设备连接储能电容。

优选地，所述的柔性细长型压电材料件的外层、所述的瓦状柔性压电材料件的外层设有仿真树皮。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、本发明利用风吹过景观树带动树梢形变，使树梢表面的压电材料件及压电材料制作的枝头发生形变产生压电效应从而产生电流，不需要额外的发电设备，对城市现有的物品进行利用，提高了压电材料的经济性；

二、本发明适宜在建筑及人口稠密的城市内大规模使用，解决了原有风机在城市里无法合理利用风能的痛点，而且不影响城市生态，能够充分利用城市的仿真景观树；

三、本发明的瓦状柔性压电材料件的弯曲弧度为90°，瓦状柔性压电材料件的瓦状结构的长度和面积与仿真景观树树梢的尺寸相匹配，柔性细长型压电材料件的振幅在最大允许偏离角内形变，最大允许横截面轴线与形变方向的夹角为30°，且柔性细长型压电材料件的垂直方向上轴线与所结合的仿真景观树树梢的轴线重合，两种压电材料件的结构、位置和形变角度能够实现与仿真景观树的有效、良好匹配，有利于充分利用城市的仿真景观树；

四、本发明的瓦状柔性压电材料件、柔性细长型压电材料件的两种不同类型的压电材料的总占比面积为仿真景观树易于发生形变面积的60％-80％，可充分利用形变能力产生电能；

五、本发明的柔性细长型压电材料件的外层、瓦状柔性压电材料件的外层皆设有仿真树皮，可起到保护及美观的作用。

附图说明

图1为本发明系统的整体结构示意图；

图2为本发明系统中的瓦状柔性压电材料的结构示意图；

图3为本发明系统中的瓦状柔性压电材料的布置方式示意图；

图4为本发明系统中的柔性细长型条状结构压电材料的连接结构示意图；

图5为本发明系统中仿真景观树的树梢部分的分叉树枝示意图；

图6为本发明系统中仿真景观树的树枝与树梢部分的整体结构示意图；

图中标号所示：

1、柔性细长型压电材料件，2、仿真景观树树梢，3、瓦状柔性压电材料件，4、紧固螺纹结构，5、连接导线，6、整流滤波汇流设备，7、储能电容，8、仿真景观树树叶，9、仿真景观树。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

本发明涉及一种基于形变发电的仿真景观树风能利用系统，该系统的脉冲电能来自覆盖在树梢的瓦状柔性压电材料及柔性细长型条状结构的压电材料制作的枝头，将一定数量的压电材料覆盖在树梢上，并用导线将压电材料连接起来，导线穿过景观树表面在其内部空间连接。通过整流滤波系统将能量汇入汇流箱，通过汇流箱后给蓄电池充电以供城市公共设施的使用。

如图1～图6所示，本发明涉及一种基于形变发电的仿真景观树风能利用系统，该系统包括瓦状柔性压电材料件3、仿真景观树9和整套电力设备。整套电力设备包括整流滤波汇流设备6和储能电容7。仿真景观树9由仿真景观树树梢2、仿真景观树枝头、仿真景观树树叶8组成。

仿真景观树树梢2为圆柱型中空结构。瓦状柔性压电材料件3固定在仿真景观树树梢2的外表面，瓦状柔性压电材料件3为瓦状薄膜结构的压电材料，瓦状结构便于与圆柱形的仿真景观树树梢2紧密结合，并方便同样结构的薄膜压电材料进行叠加，来增加发电量与风能利用率。瓦状柔性压电材料件3的外层采用仿树皮的结构覆盖。瓦状柔性压电材料件3的弯曲弧度为90°(1/4圆)，在仿真景观树树梢2的横截面看，以树梢的轴心为坐标轴原点，在水平方向上均匀布置在仿真景观树树梢2的外壁。瓦状结构的长度和面积取决于仿真景观树树梢2的尺寸。瓦状柔性压电材料件3通过连接导线5连接整流滤波汇流设备6，整流滤波汇流设备6连接储能电容7。仿真景观树树梢2的内层设有柔性橡胶，可进一步提高形变能力。

仿真景观树枝头由柔性细长型压电材料件1构成，即本发明采用柔性细长型压电材料件1替代仿真景观树9的枝头，柔性细长型压电材料件1的一端通过螺旋方式连接仿真景观树树梢2，如利用紧固螺纹结构4进行连接，紧固螺纹结构4可采用外、内螺纹的连接关系，如柔性细长型压电材料件1的一端设有外螺纹，仿真景观树树梢2与其连接的端部设有相配合的内螺纹。柔性细长型压电材料件1的垂直方向上轴线应与所结合的仿真景观树树梢2的轴线重合。柔性细长型压电材料件1的另一端连接仿真景观树树叶8，连接方式采用螺旋结构连接。柔性细长型压电材料件1的外层覆盖仿真树皮用于保护。

柔性细长型压电材料件1内部通过连接导线5连接仿真景观树树梢2，连接导线5接入整流滤波汇流设备6，整流滤波汇流设备6连接储能电容7。柔性细长型压电材料件1的振幅在最大允许偏离角内形变，最大允许形变偏离角为30°，偏离角定义为横截面轴线与形变方向夹角。

瓦状柔性压电材料件3、柔性细长型压电材料件1的两种不同类型所用的压电材料可使用现有技术存在的压电材料。瓦状柔性压电材料件3、柔性细长型压电材料件1的两种不同类型的压电材料占比(包含覆盖率和替换率)仿真景观树9易于发生形变(易于发生形变标准：在3-4级风下，仿真景观树树枝能够发生形变)部分的6 0％-80％。

本发明的工作原理为：

本发明系统基于形变的作用进行风能发电，利用城市中难以利用的风能对仿真景观树造成的空气动力学效应，风力使仿真景观树的枝头(柔性细长型条状压电材料件)发生形变，进而使树枝上压电材料部分通过压电效应产生脉冲电能，脉冲电能经过整流滤波汇流设备，汇入储能电容。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。