CN105201752A - 一种利用风能发电供给汽车空调电能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用风能发电供给汽车空调电能的方法，将气压缸安装在车顶上，气压缸的一端与车顶固定相连，且气压缸轴向与车顶成30°夹角，另一端通过球铰与风轮机的中部相连，风轮机基座与汽车车顶通过铰链连接，即风轮机相对汽车车顶可以旋转运动。当天气适合支起风能发电装置时，控制气压缸的伸缩长度，风轮就被支起来了，且最终位置与汽车车顶成90°夹角。车辆行驶时，风轮机由于空气阻力而旋转，带动发电机发电，即转化为电能，这样就实现了利用风能来达到空调制冷或供暖的效果。当天气不适合升起风轮机时，切换到汽车自身供电装置，使得汽车可以连续的使用汽车空调，不用依赖天气而决定是否开启空调。

Description

一种利用风能发电供给汽车空调电能的方法

技术领域

本发明涉及汽车空调制冷领域，特别涉及一种利用风能发电供给汽车空调电能的方法。

背景技术

化石能源的使用还会带来严重环境污染，并使气候异常。能源供应不足已成为全球经济发展的瓶颈，同时，使用化石能源造成的环境污染问题已受到全球的高度重视，积极开发替代新能源和储能技术，减少人类对化石资源的依赖，已成为业界和科技界研究的热门课题。

在可再生能源中，特别引起业界关注的是风能和太阳能。一是来源丰富，取之不竭、用之不尽，二是它们在利用过程中无环境污染或污染很小。但是他们也存在共同的缺陷，即间歇性、不稳定性和不可控性。风能发电和光伏发电系统通常分小型离网使用系统、独立电网、并网发电3大类。

由于风能和太阳能的间歇性和不确定性，为保证供电的均衡和连续，储能成为风光发电系统的关键配套部件。因此，在利用太阳能和风能的同时，必须重视储能技术的开发。风力发电机一般启动风速为3～4m/s，满发风速一般在11～l5m/秒。所以影响风能发电的主要因素是有效风功率密度和发电时间。风电场选址的首要条件是风能资源丰富，因而一般以风能资源丰富区和较丰富区为选址对象，合理选择场址对提高风力发电的经济效益至关重要。而我国现有的风能资源分布圈很粗略，无法满足现有风电场布局需求，迫切需要进一步精准化。

风电机组制造技术是风电技术的核心。我国虽是风能资源大国，但风电建设远远落后于世界领先国家。究其原因，主要是没有依靠国内雄厚的机电制造业，风能发电前期投入巨大，而国内的风电项目缺乏正常的融资渠道。国内商业银行对风电项目的贷款期限远短于火电和水电项目的贷款期限，利息也没有优惠，使风能发电只能上一些小规模项目，导致风能发电难以普及，电价下降缓慢。政府长期给予风电的实际关注力度不够，缺少对风电扶持的长期具体措施，对该行业投入的科研经费不足，则制约着风电技术商高端发展，并会导致科技入才的稀缺。

风电机组的大型化产生了一些新的技术问题。首先是风轮叶片长度增加后，叶片变得更加柔性，这时叶片除了在挥舞方向和摆振方向发生振动外，还可能在扭转方向发生振动，当叶片挥舞和扭转振动耦合时，就会出现颤振，导致叶片的损坏。其次是风力机的动态特性变得更为复杂。针对这些问题，在“九五”、“十五”期间我国重点对风机叶片进行了资助研究。叶片材料是叶片大型化外的另一个研究热点。碳纤维热塑性复合材料从性能、重量上都优于现阶段广泛使用的玻纤维复合材料，它更能满足风电叶片的超大型化、轻量化和长寿化。我国目前只是个别研究单位在做这方面的研究，还未到产业化开发阶段。

风电机组控制技术是一项关键技术，与一般的工业控制过程不同，风电机组控制系统是一个综合性的控制系统，它要完成的工作有：1)实现风机对风能的最大捕获；2)实现风电机组的平稳并网；3)对在风电场中运行的风力发电机组还应具备远程通讯的功能。这些工作要求就为控制系统的研制带来很大的挑战，也是我国风机生产研制的薄弱环节。目前我国各大学、研究单位对此都进行了研究。

风能资源量大质优，风力发电优势突出，世界性范围内风电发展迅速。到达地球2％的太阳能可转化成风能，以此来计，风能总量比水能更大，有人算过，只需地面风力的1％，就能满足全球发电能量需要。而且风能发电对环境无任何破坏，只要修建必要的采风发电装置即可，不像水能发电那样需要修建大坝蓄水发电，必然会对环境做出一些不可恢复的改变，会影响当地的生态发展和原始的自然景观，有时甚至会影响到原住民的生活。对于由发电而引起的温室气体排放问题来说，燃煤火电最严重，燃油火电次之，核电较少，风电最少。核电虽然和风电的温室气体排风量差不多，相比火电小了两个数量级，但是核电的污染问题，目前还没办法解决，因此风力发电有着得天独厚的优势。从经济角度衡量，风力发电优势更加巨大，可谓一本万利，只需前期建设发电设备和后期的较少的维护费用即可，并不需要像火电核电那样无限期的投入日渐高昂的成本。此外火电核电等热电设备还必须耐受高温高压，风电则没此多余的担心。

风力发电并网后会对系统产生不小的影响，会影响到系统的电压波动和电能质量，还会造成谐波污染。其中由风电并网所引起的电压波动和闪变是风电并网的主要负面影响。电压波动为一系列电压变动或工频电压包络线的周期性变化，闪变是人对灯光照度波动的主观视感。虽然现在风力发电机组大都采用软并网方式，但是启动时仍会产生较大的冲击电流，使得风电机组输出的功率不稳定，进而会导致电压的波动和闪变。电压的波动和闪变会使电灯闪烁，电视机画面不稳定，电动机转速变化严重影响到工业产品的质量，在某些特殊行业电压不稳会使一些精密的仪器出现测量错误，严重时还会引发重大事故。除了电压问题，风电并网还会引入谐波污染。变速风机需通过整流和逆变装置接入系统，由于风速并不能稳定在一个特定值，因此会造成大量的谐波污染。虽然谐波污染对风电并网有较大影响，但与电压波动相比就显得小多了。

风电对电网功率和暂态稳定性的影响。风力发电由于风速变化莫测，使得风电上网功率也随之不断振荡，当风电的扰动频率接近系统固有的振荡频率时，就会引起大幅度的功率振荡，并且振荡的幅度会随着扰动的幅度而变化。扰动幅度不仅与风电扰动有关，也与系统本身的参数有关，因此可考虑从两方面着手减少扰动对电网的强迫功率振荡。风电并网不仅会对系统产生强迫的功率振荡，还会对系统的暂态稳定性产生影响。当然这种影响在风电装机容量较小时显得微不足道，但是当一旦风电在系统中占有比较多的份额时，这种影响就不容忽视了，否则当并网的风电突然变化时，系统有可能由于振荡过大而不能保持暂态稳定而失去稳定，出现电力系统大的崩溃。总之如果并网的风电份额较高而系统较脆弱时，并网产生的负面影响是十分巨大的。

风能作为一种清洁的能源，在二十一世纪资源匮乏，环境问题突出的今天有着相当大的吸引力，世界大范围内发展风力发电技术来取代传统的燃煤和燃油火电。在风电发展方面比较先进的是德国和丹麦等国家，我国的风电虽然较之前有了较大的发展，但是和世界先进水平还有较大的差距。在风电发展方面，除了看到其优点以外，缺点也不容忽视，对于电力系统电压和功率的影响都值得去深入的探索和研究。目前可以通过电池储能技术解决较少风电对系统的影响，要使风电大面积发展所要做的工作还有很多。

发明内容

随着我国工业化、城市化进程的加快，汽车消费量急剧增加，从而造成了燃油消费量增加，石油资源紧缺，并且环境污染也急剧加重，目前很多城市，尤其是一线大城市的环境污染已不是工业污染，而是汽车尾气排放污染，汽车对能源的消耗以及对环境的污染问题已越来越严重。本发明的目的在于提出一种利用风能发电供给汽车空调电能的方法，此方法简便易行，并且对环境是零污染，同时也省去了利用燃油带动汽车本身的发电机来给汽车空调供电，从而减少了燃油消耗，节约了资源，保护了环境。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用风能发电供给汽车空调电能的方法，包括：风轮、发电机、蓄电池、球铰、气压缸、汽车空调。

汽车空调给驾驶员以及车内的乘客提供了一个舒适的环境，有利于驾驶员安心驾驶，优化了驾车环境。但是汽车空调提供的舒适环境不是凭空而来的，它需要利用电能来制冷或供暖，传统的汽车空调需要消耗汽车本身的燃油发电供能，从而增加了油耗。

首先将气压缸安装在车顶上，气压缸的一端与车顶固定相连，且气压缸轴向与车顶成30°夹角，另一端通过球铰与风轮机的中部相连，风轮机基座与汽车车顶通过铰链连接，即风轮机相对汽车车顶可以旋转运动。当天气适合支起风能发电装置时，控制气压缸的伸缩长度，风轮就被支起来了，且最终位置与汽车车顶成90°夹角。车辆行驶时，风轮机由于空气阻力而旋转，带动发电机发电，即转化为电能，电能进而储存在汽车蓄电池中，蓄电池与汽车空调相连，当开启汽车空调时，蓄电池中储存的电能便给空调供电，这样就实现了利用风能来达到空调制冷或供暖的效果。当天气不适合升起风轮机时，蓄电池中储存的电能消耗完毕后，切换到汽车自身供电装置，使得汽车可以连续的使用汽车空调，不用依赖天气而决定是否开启空调。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

将气压缸安装在车顶上，气压缸的一端与车顶固定相连，且气压缸轴向与车顶成30°夹角，另一端通过球铰与风轮机的中部相连，风轮机基座与汽车车顶通过铰链连接，即风轮机相对汽车车顶可以旋转运动。当天气适合支起风能发电装置时，控制气压缸的伸缩长度，风轮就被支起来了，且最终位置与汽车车顶成90°夹角。车辆行驶时，风轮机叶片由于空气阻力而旋转，带动发电机发电，即转化为电能，电能进而储存在汽车蓄电池中，蓄电池与汽车空调相连，当开启汽车空调时，蓄电池中储存的电能便给空调供电，这样就实现了利用风能来达到空调制冷或供暖的效果。

实施例2

当汽车处于有风的地带，且汽车并没有行驶时，可以打开风能发电机，让其自行发电，所得的电能通过蓄电池储存起来，用以备用。天气不适合升起风轮机时，由于蓄电池中事先储存的有电能，依然可以通过储存的电能供电，当蓄电池中储存的电能消耗完毕后，切换到汽车自身供电装置，使得汽车可以连续的使用汽车空调，不用依赖天气而决定是否开启空调。

Claims (3)

1.一种利用风能发电供给汽车空调电能的方法，包括：风轮、发电机、蓄电池、球铰、气压缸、汽车空调，其特征在于，风轮安装在汽车顶部，当天气不下雨时，支起风轮，支起后，风轮与汽车车顶成90°夹角。

2.根据权利要求1所述的一种利用风能发电供给汽车空调电能的方法，其特征在于，气压缸一端固定在车顶上，一端通过球铰与风轮相连，通过气压缸的伸缩来实现对风轮机的支起与收起。

3.根据权利要求1所述的一种利用风能发电供给汽车空调电能的方法，其特征在于，风轮的叶片转动所产生的电能通过蓄电池储存起来，并且给汽车空调供电，达到制冷的效果。