CN102312792A - 风、光、燃气组合发电装置 - Google Patents

风、光、燃气组合发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用风能、太阳能、燃气能组合发电装置，风轮在自动助力后，可微风启动，给发电设备提供强大的高压气源。助力发电装置是在发电机涡轮前，增加了一套太阳能和生物能燃气分别进行热传导系统，(有阳光时，使用太阳能，无阳光时，使用生物能燃气)使流动的压力空气，加热后，压力提高，风速增加，以提高涡轮的输出功率，增大发电功率。将立柱改为储压立柱，既节省原材料，又使该储压系统在压力超过使用气压时自动向高压储压室储压备用。当风力减小，使用压力不足时，由高压储压室补充气压，保证发电机正常工作所需气压。大小风速均可使用，故制造安装成本低，使用地域广，风能利用率大，发电上网平稳。为我国风电产业开辟了一条全新道路。

Description

风、光、燃气组合发电装置
一、技术领域：
本发明涉及一种能自动助力启动和太阳能、生物能燃气热传导助力的气体储压式风力发电装置。它以风能为动力，在太阳能和生物能燃气热传导助力下向发电机提供强大的高压高速气流动力源，使发电机恒速平稳发电。在微风和强风条件下均可使用的一种风能、太阳能和生物能燃气混合发电技术。
二、技术背景：
目前的风力发电机主要是直接由风能为发电机提供旋转动力。将风能转变成机械能，再带动发电机转换成电能。它存在以下几个问题：
1.直接使用机械变速和调速来达到发电机发电所要求的额定转速。其结构相当复杂，精度要求高，制造困难，能量损耗大，故障多。要将几百吨重的设备全部安装到几十米高的立柱顶端，架设安装的难度大，需要特殊专用的高空吊装作业设备，故建设成本比较大。
2.一般风力发电机都是在风速为3-10米/秒之间使用，风能利用率低，使用地域小。同时，因风速的不停变化，经调速后产电不十分平稳，上电网后有冲击后果，故此发电并不十分理想。
三、发明内容：
本发明的目的是研制一种能够通过自动助力启动和通过太阳能和生物能燃气助力来增压加速以提高风力发电功率和扩大使用地域。强风速时可边发电边储压，低风速时边补充压力边发电。同时将发电机从高空移置到地面，能恒速平稳发电，输出电量上网稳定，不产生任何冲击的一种风能、太阳能、生物能三种绿色能源组合利用的新型风力发电装置。
本发明的基本原理是：1.在风轮主轴上增加一台自动助力器。它可在1米/秒以下的微风内助力于风轮启动。2.同时在涡轮前安装一套热传导助力装置，它可增大涡轮的输出功率，使发电机的发电量增加。3.将高速流动的空气经气泵压缩后，可直接发电。同时可高压储存，低压补充，达到大、小风速均可调节成恒速平稳发电。并将发电机从高空移植地面安装。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案：
1.所述的风、光、燃气组合发电装置，其特征是：所述的自动助力器(3)是由滑动连杆(20)、重力锤(23)、滑道(21)、推力板(6)组成。推力板(6)和重力锤(23)在磁场排斥力的作用下，将重力锤(23)和滑动连杆(20)推向另一端，形成力臂差，在地球引力的作用下，给风轮(1)、主轴(2)增加一个转动力矩，可使静止风轮(1)在低风速的情况下开始启动。如图2.
2.所述的风、光、燃气组合发电装置，其特征是：所述的热传导助力器(25)是在涡轮前增加一个热传导助力器(25)，它由太阳能热传导系统(16A)和生物能燃气热传导系统(16B)，扩压增速室(19)组成。当太阳能热传导系统(16A)或生物能燃气热传导系统(16B)给由风门(15)流入的压力空气传导热能后，致使气流获得更高的压力，(白天有充足阳光照射时由太阳能传导热能，夜间或阳光照射不足时，则由生物能燃气直接燃烧传导热能)并经过扩压增速室(19)的扩散增压，收敛加速后获得更加强大的气体压力和流速，推动涡轮(17)转动，带动发电机(18)工作发电。根据P＝1/2CPAρU3得知，如果风速增加一倍，风能功率则提高8倍。如图3.
3.所述的风、光、燃气组合发电装置，其特征是：所述的储压立柱(24)是将立柱设计成既是立柱又是储压仓，节省了原材料，降低了成本。它是由集气室(7)、高压单向活门(8)、单向活门(9)、高压储压室(10)、供压室(11)、调压开关(12)、增压开关(13)组成。经气泵(5)压缩增压后的高压气体。通过单向活门(9)、供压室(11)、调压开关(12)后，向集气调压室(14)供给额定气压，打开风门(15)气压在热传导助力(25)增压加速后，推动涡轮(17)转动，并带动发电机发电。当风速超过额定风速时，气泵(5)提供超使用额定气压时，经高压活门(8)向高压储压室(10)储存高压气体备用。当风速小于额定风速时，气泵(5)提供的气压不够正常使用气压时，则可自动打开增压开关(13)，由高压储压室(10)给集气调压室(14)补充压力，保证正常恒速发电。如图1.
本发明的优点和效果：
1.由于本发明采用了气压转换装置，去掉了复杂的机械增速调速机构，使风力发电机组的结构更加简单；将数百吨重的发电设备从几十米的高空移植于地面，降低了制造和安装维修成本，可百分之百的国产化生产，费用只有同等进口风电设备的二分之一。
2.由于本发明采用了风能+助力能的模式，使风能发电量增加40％以上。启动风速降至1米/秒以下，内陆的大小风区、海河湖岸、沙漠、荒山均可使用。扩大了使用地域，将更多地造福人类。
3.由于本发明采用了将钢制立柱设计成双层储压式结构，使立柱增加了使用功能，同时节约了大量的钢材，减少了对土地的占用。它可将气泵压缩后所需高压气体，经集气室、单向活门、供压室及调压开关后，供给发电机发电时的正常气压。当风速增大时，可将集气室内超过的使用气压，经高压单向活门于高压储压室储压备用。当风速减小，使用压力不足时，可由高压储压室经增压开关，为集气调压室补充压力，保证在小风速时均可正常发电。增大了风力发电对风速的使用范围，增长了发电时间，提高了发电量。
4.风、光、燃气三种自然、清洁能源的同时使用，为世界风力发电开辟了一条新的途径，为最终替代火力发电打下了基础。
四、附图说明：
本发明的附图1.是整体结构和工作原理示意图。
图1中：1.风轮，2.主轴，3.自动助力器，4.旋转塔，5.气泵，6.推力板，7.集气室，8.高压单向活门，9.单向活门，10.高压储压室，11.供气室，12.调压开关，13.增压开关，14.集气调压室，15.风门，16A.太阳能热传导系统，16B.生物能燃气热传导系统，17.涡轮，18.发电机，19.扩压增速室，24.储压立柱，25.热传导助力器。
本发明的附图2.是自动助力器3的结构示意图。
图2中：6.推力板，20.滑动连杆，21.滑轨，22.轴，23.重力锤。
本发明的附图3.是热传导助力器25的结构示意图。
图3中：16A.太阳能热传导系统，16B.生物能燃气热传导系统，19.扩压增速室。
五、具体实施方式：
如图1中：在储压立柱(24)上端，安装一旋转塔(4)，内装气泵(5)和主轴(2)，主轴(2)一端安装风轮(1)，另一端安装自动助力器(3)和推力板(6)。储压立柱(24)的集气室(7)内安装高压单向活门(8)与高压储压室(10)相通，底部用导管与增压开关(13)连接并与集气调压室(14)相通。集气室(7)内另一单向活门(9)与供气室(11)相通，下面用导管与调压开关(12)连接并与集气调压室(14)相通，再由风门(15)接通热传导助力器(25)、冲动涡轮(17)，并带动发电机(18)转动发电。
热传导助力器(25)中太阳能热传导系统(16A)，由太阳能加热后的液体或(气体)，(或者夜间和阳光照射不足时，则由生物能燃气热传导系统直接燃烧)，将气体加热后增大压力，经扩压增速室(19)再扩散增压，收敛加速后给涡轮(17)提供强大的高压高速气流，并带动发电机(18)恒速发电。

Claims (6)

1.风、光、燃气组合发电装置是由风轮(1)、主轴(2)、自动助力器(3)、旋转塔(4)、气泵(5)、储压立柱(24)、调压开关(12)、增压开关(13)、集气调压室(14)、风门(15)、热传导助力器(25)、涡轮(17)、发电机(18)组成。如图1。其特点是：风轮(1)在自动助力器(3)的自助和流动风速的作用下，带动主轴(2)转动，并带动气泵(5)将高速气流压缩增压后经集气室(7)，通过单向活门(9)，供压室(11)，经调压开关(12)到集气调压室(14)后，调节风门(15)，将气压送入热传导助力器(25)中，由热传导系统(16A)或生物能燃气热传导系统(16B)对气流加热增压，再经扩压增速室(19)扩散增压收敛加速后，以强大的风能动力推动涡轮(17)转动，并带动发电机(18)发电。如果集气室(7)气压超过发电所需时，可经高压单向活门(8)向高压储压室(10)储压备用。当风力减小，发电气压不足时，可由高压储压室(10)经调压开关(13)向集气调压室(14)内补充供压，保证发电机正常发电所需气压。故大风、微风时，均可正常恒速发电。如图1.
2.根据权利要求1所述的风、光、燃气组合发电装置，其特征是：主轴(2)一端装风轮(1)，另一端安装自动助力器(3)。自动助力器(3)必须由滑动连杆(20)、重力锤(23)、滑轨(21)、推力板(6)组成。重力锤(23)与滑动连杆(20)在推力板(6)同极相斥的磁场作用下，推向另一端形成力矩差，给主轴(2)启动时增加一个转动力矩。如图2.
3.根据权利要求1和2所述的风、光、燃气组合发电装置，其特征是：推力板(6)和重力锤(23)必须是带磁场的永磁材料制造。安装时，保证同极相斥。
4.根据权利要求1所述风、光、燃气组合发电装置，其特征是：在涡轮(17)前安装一套热传导助力器(25)，它由太阳能热传导系统(16A)和生物能燃气热传导系统(16B)扩压增速室(19)组成。气压经风门(15)进入热传导助力器(25)后，首先经太阳能热传导系统(16A)或生物能燃气热传导系统(16B)给流体加温增大气压，再经扩压增速室(19)的扩散增压收敛加速后，以极大的气压和风速推动涡轮(17)转动，并带动发电机恒速发电。
5.根据权利要求1和4所述风、光、燃气组合发电装置，其特征是：白天及有充足阳光照射时，由太阳能热传导系统(16A)以热水流动形式，给气压加热增压。当夜间或阳光照射不足时，则由生物能燃气热传导系统(16B)直接燃烧后，给气压加热增压。或以热水流动的形式给气压加热增压。
6.根据权利要求1所述风、光、燃气组合发电装置，其特征是：储压立柱(24)是由集气室(7)、高压单向活门(12)、增压开关(13)组成。当气泵(5)所提供的气压先打开单向活门(9)，经供气室(11)，及调压开关(12)向集气调压室(14)提供动力气压，经风门(15)和热传导助力器(25)后，推动涡轮(17)转动，并带动发电机正常发电。当集气室的气压高于正常发电所需气压时，则通过高压单向活门(8)向高压储压室(10)储存高压气压备用。若风力减小，所供发电气压不足时，则打开增压开关(13)，向集气调压室(14)内补充气压。保证了发电机的正常恒速发电。故大风、微风时，均可恒速发电。
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