CN102635511A - 风力压缩空气储能系统 - Google Patents

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陆辰
刘伟虔
陈宝栋
王睿
史鹏
张屹然
岳鸿志
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任烁今
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Abstract

本发明提供一种降低风能采集下限，扩大风能采集范围的风力压缩空气储能系统，包括风机、无级变速器、飞轮、离合器、往复式空压机以及压力气体储存装置，风机通过无级变速器驱动飞轮，飞轮通过离合器实现与空压机的离合，风机通过无级变速器将采集的风能传递给飞轮蓄能，飞轮和空压机的合离分别实现驱动空压机和飞轮再蓄能，在蓄能初期，无级变速器实现降速增距，随后，无级变速器实现增速。系统利用风机采集风能，然后通过无级变速器将动能传递给飞轮蓄能，飞轮转速增加，达到设定值，飞轮驱动空压机，空压机压缩空气，将压缩空气储存于压力气体储存装置。随着机械能的消耗，飞轮和空压机脱离，进入下一蓄能循环。

Description

风力压缩空气储能系统
技术领域    
本发明涉及一种压缩空气储能系统，具体涉及一种利用风能作为驱动力的压缩空气储能系统。
背景技术   
目前，已经提出由水平轴风机、往复式空压机和储气瓶构成的风能采集存储系统。水平轴风机直接驱动空压机，将风能转换成旋转能带动空压机压缩空气储存于储气瓶中。但是，上述系统的工作条件是空压机出气口压力大于储气瓶中气压，为了保证空压机工作，就要求环境风速大于最低工作风速，限制了低风速的利用。
发明内容   
本发明要解决的技术问题是提供一种降低风能采集下限，扩大风能采集范围的风力压缩空气储能系统。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种风力压缩空气储能系统，包括风机、无级变速器、飞轮、离合器、往复式空压机以及压力气体储存装置，风机通过无级变速器驱动飞轮，飞轮通过离合器实现与空压机的离合，风机通过无级变速器将采集的风能传递给飞轮蓄能，飞轮和空压机的合离分别实现驱动空压机和飞轮再蓄能，在蓄能初期，无级变速器实现降速增距，随后，无级变速器实现增速。
上述风力压缩空气储能系统，所述风机为垂直轴风机。
上述风力压缩空气储能系统，所述无级变速器为纽芬奇无级变速星轮传动装置。
系统利用风机采集风能，然后通过无级变速器将动能传递给飞轮蓄能，飞轮转速增加，达到设定值，飞轮驱动空压机，空压机压缩空气，将压缩空气储存于压力气体储存装置。随着机械能的消耗，飞轮和空压机脱离，进入下一蓄能循环。本发明降低风能采集下限，扩大风能采集范围，提高了风能利用率。
附图说明   
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
图1为本发明的原理结构示意图。
图中：1垂直轴风机,3电子控制器,4 CVP无级变速器,5飞轮,6电磁离合器,7往复式空压机,8压力气体储存装置。
具体实施方式
如图1所示，一种风力压缩空气储能系统包括垂直轴风机1、纽芬奇无级变速星轮传动装置（CVP无级变速器4）、飞轮5、电磁离合器6、往复式空压机7以及压力气体储存装置8，风机通过CVP无级变速器驱动飞轮，飞轮通过电磁离合器实现与空压机的离合，风机通过无级变速器将采集的风能传递给飞轮蓄能，飞轮和空压机的合离分别实现驱动空压机和再蓄能，在蓄能初期，CVP无级变速器实现降速增距，随后，CVP无级变速器实现增速。电子控制器3实现对CVP无级变速器和电磁离合器的控制。
本系统将风能直接转换成压缩空气的压力能加以储存和利用，减少非再生能源的使用。
下面分别对系统中的组成部分详细说明：
垂直轴风机：收集来不稳定风能，将风能转换成机械能。采用垂直轴风机无需对风装置，系统的其他部件可以安装在地面上，不需要建立昂贵的塔架，便于维护保养，降低了制造和运行的费用。
CVP无级变速器：在飞轮蓄能初期，通过无级变速升高传动比，将风机的小转矩转变成大转矩，以克服惯性驱动飞轮开始转动，随后，根据风机输出转速以及飞轮转速自动调整变速比，转换后的转速必须不小于飞轮的转速方能驱动飞轮，使飞轮更快速地累积至空压机的额定转速，让风能转换成飞轮动能的效率提升。
电子控制器：根据风机输入的转速和飞轮转速来调整CVP无级变速器的变速比，使飞轮能吸收能量产生稳定的加速。
飞轮：将抓取的自然风能储存于飞轮的转动动能中，在储存足够的转动动能之后，将能量传输给空压机以用来压缩空气。
电磁离合器：当飞轮达到一定的转速之后，离合器控制自动接合飞轮及空压机。等到飞轮速度降到不能驱动空压机时，离合器自动分离，飞轮系统继续储能进行下一循环。
压缩机：将旋转动能转换成压缩空气压力能。

Claims (3)

1.一种风力压缩空气储能系统，其特征在于：包括风机、无级变速器、飞轮、离合器、往复式空压机以及压力气体储存装置，风机通过无级变速器驱动飞轮，飞轮通过离合器实现与空压机的离合，风机通过无级变速器将采集的风能传递给飞轮蓄能，飞轮和空压机的合离分别实现驱动空压机和飞轮再蓄能，在蓄能初期，无级变速器实现降速增距，随后，无级变速器实现增速。
2.根据权利要求1所述的风力压缩空气储能系统，其特征在于：所述风机为垂直轴风机。
3.根据权利要求1所述的风力压缩空气储能系统，其特征在于：所述无级变速器为纽芬奇无级变速星轮传动装置。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
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C04 Withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

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