CN103452759B - 一种综合风能利用系统 - Google Patents

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Abstract

一种综合风能利用系统，其包括：太阳能利用单元、风能利用单元、地热能利用单元（3）、水循环利用单元（4）、变电站（5）、控制单元（6），其特征在于：风能利用单元中的空气压缩机（14）将经过空气过滤装置（13）净化过的空气压缩，并通过管道分成两路输送：一路送往多组高压气罐（16）中；所述高压气罐（16）中的气体通过管道被送往空气发电机组（15）中进行发电，所述空气发电机组（15）产生的电能与外围电网（17）连接；另一路被送往可移动式高压气站（7）中，所述高压气站（7）为空气动力装置或机械设备提供动力源所需的压缩空气，系统不但能源利用率高、能源利用形式多样、可实现的经济效益高、成本低。<b />

Description

一种综合风能利用系统
技术领域
本发明涉及一种能量利用系统，具体而言，涉及一种综合风能利用系统。
背景技术
人类的生产、生活、社会的发展进步离不开能源，石油资源、煤炭资源以及天然气资源是当今世界的主要能源，世界已探明原油储量约为1.2万亿桶，大约70%集中在中东地区，中东地区石油资源极为丰富，有“世界油库”和“石油海洋”之称，然而当今世界的石油能源、煤炭能源、天然气能源越来越匮乏，开发利用和不加限制地消耗大量的煤和石油等燃料，还带来严重的负面影响，如诱发温室效应、酸雨，引起疾病、农业减产等严重问题，极大地污染了人类赖以生存的环境，加之世界各地的战争、自然灾害给这些能源的采集、运输带来越来越多的困难，能源安全已经成为摆在世界各国人民面前的一道重要难题。
传统能源所面临的诸多问题给新兴能源产业提供了客观的现实需求，例如太阳能资源、风能资源、潮汐能资源等。
例如申请号为200810222449.7的中国发明专利公开了一种能源资源综合利用系统，其包括：反应单元，其利用含有机物或生物的进料进行反应以产生燃料;和发电单元，其至少利用所述燃料的一部分或全部来发电。发电单元至少部分地提供反应单元所需的能量，而且反应单元优选包括亚/超临界反应装置，其能够将所述进料升温加压到亚/超临界条件，使进料产生亚/超临界反应，完成有机物或生物质的水解过程，产生燃料。该发明虽然在一定程度上产生一定的燃料和电能，但是其产生的电能有限，此外该发明的资源利用形式单一。
本申请的发明人在其申请号为201210017357.1的申请中要求保护一种风塔发电站的蓄能式发电装置，其包括空压机、恒压稳压罐、多组高压气罐、空气发动机、发电机、逆变器、蓄电池组、交直流转换器；空压机压缩后的空气依次经多组高压气罐、恒压稳压罐送往空气发动机，空气发动机带动发电机发电。其中，来自风塔午夜过剩的电能分成两路:一路送往空压机，驱动空压机工作；另一路通过逆变器转换为直流电，送往蓄电池组，在蓄电池组中存储起来，在该发明中，当外围电网用电量较少时，虽然能通过风塔发电站的蓄能式发电装置产生电能存储到蓄电池中，但是在具体实施中不可能无限制的增加蓄电池的数量，而且蓄电池的成本较高、修理、维护也需要增加相关的成本。此外该发明产生的电能虽然能为外围电网提供电能，但是从根本上说该发明产生的电能是作为外围电网的辅助电能的形式存在的，只是作为外围电网电能的补充，换言之该发明中的风塔发电站的蓄能式发电装置并不能完全实现为外围电网供电。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术中的缺陷与不足，提供一种综合风能利用系统，该系统不但能源利用率高、能源利用形式多样、可实现的经济效益高、成本低，而且本发明中的空气发电机组一方面利用压缩空气进行发电，并与外围电网连接，通过本发明中的空气发电机组完全实现为外围电网供电。另一方面其风能利用单元中的高压气站可以为以高压空气为动力源的多种空气动力装置或设备提供动力。此外高压气站内的空气分离装置可以分离提取空气中的氮气、氧气以及其他稀有气体，实现更大的经济效益。
为实现上述目的，本发明通过如下技术方案得以实现，一种综合风能利用系统，包括太阳能利用单元、风能利用单元、地热能利用单元、水循环利用单元、变电站、控制单元，其中所述风能利用单元将采集到的空气压缩，一方面利用压缩空气进行发电，并与外围电网连接，另一方面将压缩空气输送到高压气站，所述风能利用单元中的高压气站可以为以高压空气为动力源的多种空气动力装置或设备提供动力，高压气站内的空气分离装置可以分离提取空气中的氮气、氧气以及其他稀有气体。
优选的是，所述太阳能利用单元其还包括太阳能风塔发电建筑。
进一步优选的是，所述太阳能风塔发电建筑外围还包括太阳能电池板阵列。
进一步优选的是，所述太阳能风塔发电建筑顶端设有多组风力发电机。
进一步优选的是，所述太阳能风塔发电建筑内部设有筒壁。
进一步优选的是，所述太阳能风塔发电建筑筒壁内设有多组涡扇发电机。
优选的是，所述风能利用单元其还包括空气过滤装置、空气压缩机、空气发电机组、多组高压气罐、高压气站。
进一步优选的是，所述高压气站内设有空气分离装置。
进一步优选的是，所述高压气站为可移动式高压气站。
优选的是，所述空气过滤装置通过管道与空气压缩机连接。
优选的是，所述空气压缩机通过一路管道与空气发电机组连接。
优选的是，所述空气压缩机通过另一路管道与高压气站连接。
优选的是，所述地热能利用单元通过地热能将水循环利用单元中的中水加热为太阳能风塔发电建筑内的居民供暖。
优选的是，所述控制单元通过控制电路与太阳能利用单元、风能利用单元、地热能利用单元、水循环利用单元连接。
优选的是，所述变电站通过电路与太阳能利用单元的输电端、风能利用单元的输电端连接。
优选的是，所述变电站的输电端通过电路与外围电网连接。
附图说明
图1为本发明的一种综合风能利用系统的一优选实施例的总体示意图。
图2为图1中的太阳能风塔发电建筑顶端装有多组风力发电机的一优选实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述
图1示出了本发明的一种综合风能利用系统，该综合风能利用系统包括太阳能利用单元、风能利用单元、地热能利用单元3、水循环利用单元4、变电站5和控制单元6。所述风能利用单元中的空气压缩机14将经过空气过滤装置13净化过的空气压缩，并通过管道分成两路输送：一路送往多组高压气罐16中。高压气罐16中的气体通过管道被送往空气发电机组15中进行发电，空气发电机组15产生的电能与外围电网连接，如此一来，就可实现为外围电网供电或者为太阳能风塔发电建筑8内的居民供电；另一路被送往可移动式的高压气站7中，高压气站7可以为多种空气动力装置或机械设备提供动力源所需的压缩空气，高压气站7内的空气分离装置还可以有选择地分离空气中的氮气、氧气以及其他稀有气体，以产生更大的经济效益。
如图1与图2所示，太阳能风塔发电建筑8外围设有太阳能电池板阵列9，其产生的电能一方面为太阳能风塔发电建筑8内的居民供电，另一方面通过变电站5与外围电网17连接。太阳能风塔发电建筑8内部还设有筒壁11，筒壁11内设有多组涡扇发电机12，多组涡扇发电机12产生的电能一方面为太阳能风塔发电建筑8内的居民供电，另一方面同样通过变电站5与外围电网17连接。
该太阳能风塔发电建筑8的顶端还设有多组风力发电机10，以利用风力进行发电。地热能利用单元3通过地热能将水循环利用单元4中的水加热，以便为太阳能风塔发电建筑8内的居民供暖。控制单元6通过控制电路与太阳能利用单元、风能利用单元、地热能利用单元3、水循环利用单元4分别连接，以控制各个单元的电能输送与机器设备的运转。变电站5通过电路与太阳能利用单元的输电端、风能利用单元的输电端连接，并通过变电站5的变电功能，将其产生的电能转换成与外围电网17相符合的频率或电压。

Claims (13)

1.一种综合风能利用系统，其包括：太阳能利用单元、风能利用单元、地热能利用单元（3）、水循环利用单元（4）、变电站（5）、控制单元（6），其特征在于：风能利用单元中的空气压缩机（14）将经过空气过滤装置（13）净化过的空气压缩，并通过管道分成两路输送：一路送往多组高压气罐（16）中；所述高压气罐（16）中的气体通过管道被送往空气发电机组（15）中进行发电，所述空气发电机组（15）产生的电能与外围电网（17）连接；另一路被送往可移动式高压气站（7）中，所述高压气站（7）为空气动力装置或机械设备提供动力源所需的压缩空气。
2.如权利要求1所述的综合风能利用系统，其特征在于：所述太阳能利用单元其还包括太阳能风塔发电建筑（8）。
3.如权利要求2所述的综合风能利用系统，其特征在于：所述太阳能风塔发电建筑（8）外围还包括太阳能电池板阵列（9）。
4.如权利要求2或3所述的综合风能利用系统，其特征在于：所述太阳能风塔发电建筑（8）的顶端设有多组风力发电机（10）。
5.如权利要求4所述的综合风能利用系统，其特征在于：所述太阳能风塔发电建筑（8）内部设有筒壁（11）。
6.如权利要求5所述的综合风能利用系统，其特征在于：所述筒壁（11）内设有多组涡扇发电机（12）。
7.如权利要求1所述的综合风能利用系统，其特征在于：所述风能利用单元包括所述空气过滤装置（13）、所述空气压缩机（14）、所述空气发电机组(15)和多组高压气罐(16)。
8.如权利要求1所述的综合风能利用系统，其特征在于：所述高压气站(7)内设有空气分离装置。
9.如权利要求7所述的综合风能利用系统，其特征在于：所述空气过滤装置(13)通过管道与所述空气压缩机(14)连接。
10.如权利要求5所述的综合风能利用系统，其特征在于：所述地热能利用单元（3）通过地热能将水循环利用单元（4）中的水加热，以便为太阳能风塔发电建筑（8）内的居民供暖。
11.如权利要求10所述的综合风能利用系统，其特征在于：所述控制单元（6）通过控制电路与太阳能利用单元、风能利用单元、地热能利用单元（3）、水循环利用单元（4）连接。
12.如权利要求11所述的综合风能利用系统，其特征在于：所述变电站（5）通过电路与太阳能利用单元的输电端、风能利用单元的输电端连接。
13.如权利要求12所述的综合风能利用系统，其特征在于：所述变电站（5）的输电端通过电路与外围电网（17）连接。
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