CN105298756A - 一种地铁行驶隧道风力供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地铁行驶隧道风力供电装置，目前我国地铁隧道用电主要是通过常规地面供电系统供电，隧道由于处于地下，铺电缆比较困难，而且地铁线路较长，供电的话，消耗在电缆上的电能成本较高，而且部分隧道在地铁运行过程中并未开设照明装备，针对此问题，本发明的目的在于提出一种地铁行驶隧道风力供电装置，风轮机安装在支架上，安装好的风轮机高为1.8m，风轮机直径为300mm，且两个风轮发电机之间的距离为3m。利用隧道体积有限，地铁在通过的过程中产生比较大的风能，来驱动风能发电，供给隧道内的照明以及广告牌的用电装置。

Description

一种地铁行驶隧道风力供电装置

技术领域

本发明涉及利用清洁能源风力发电领域，特别涉及一种地铁行驶隧道风力供电装置。

背景技术

清洁能源是指对环境友好的能源。指在生产和使用过程中不产生有害物质、不排放污染物的能源，包括水能、核能、风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能等。广义的清洁能源应该是指对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。含义有三点：第一，清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；第二，清洁能源不但强调清洁性同时也强调经济性；第三，清洁能源的清洁性指的是符合一定排放标准。清洁能源大多转化为电力加以利用。清洁能源是针对传统能源提出的新概念，它既肯定了人类发展对能源的需求，又强调了利用能源要清洁化，注重环境保护的理念。随着传统能源体系导致的能源供应、环境污染等矛盾和问题日益突出，可持续利用、环境友好的清洁能源的开发成为必然选择。

从能源格局来看，新型的清洁能源取代传统能源是大势所趋，能源发展轨迹和规律是从高碳走向低碳，从低效走向高效，从不清洁走向清洁，从不可持续走向可持续。开发利用清洁能源符合能源发展的轨迹，对建立可持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护发挥着重大作用。世界范围来看，清洁能源已成为朝阳产业，发展前景十分广阔，围绕清洁能源开发利用而展开的一系列产业已经成为新的经济增长点。世界范围内正在掀起清洁能源发展浪潮，主要能源消费大国都将发展清洁能源作为拉动经济增长、带动产业、保障能源安全和降低温室气体排放的重要途径，美国、欧盟都提出了中长期可再生能源发展目标。

能源是人类赖以生存发展的重要物质基础。随着近年来我国经济的高速增长，石油、煤炭、天然气等优质能源的供需缺口逐年加大，再生能源发展速度缓慢，能源供需矛盾日益突出，已经成为影响我困经济安全与经济发展的重要因素之一。以石油为例，尽管中国石油资源总量丰富，但经过数十年开采后，国内大型油田都已不同程度地进入了衰竭期。2010年原油进口依存度达到52.5％。而一般认为，当一国能源的对外依存度达到20％至30％时就面临较高的能源安全风险。另外国际贸易存在着很多的不确定因素，国际能源价格有可能随着国际局势的变化而变化，因此我国必须调整优化能源结构，大力发展清洁能源，努力构筑稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系，为经济社会发展提供可靠的能源保障，以能源的可持续发展支持经济社会的可持续发展。

资本市场有利于清清能源企业的资金筹措，企业通过发行股票方式可筹集到巨额的、长期的无需偿还的资金，能在较短时间内有效解决清洁能源企业资金短缺问题。但目前我国多层次的资本市场的建设仍然滞后，资本市场以股票市场和债券市场为主，而且投资品种还不够丰富。就股票市场来看，由于上市门槛高，我国现有的沪、深股票交易市场，在组织体系、上市基准、交易方式和监管机构方面几乎完全一致，这两大交易所所组成的主板市场，由于上市门槛较高，上市手续繁杂，将许多发展初期、有潜力、前景看好又需要融资的中小型清洁能源企业拒之门外，导致清洁能源企业难以取得上市资格，很难通过股票市场上市募集所需要的巨额资金。与股票市场相比，债券市场相对滞后，尤其是公司债券市场品种单一、规模有限，只有可转换公司债券、短期融资券等，这些问题在一定程度上制约了清洁能源的发展.

电力工业是发展国民经济的基础产业，对促进国民经济的发展和人民生活水平的提高具有不可替代的作用，同时电力工业是最便于用现代新技术对污染进行集中有效控制的行业，因此提高发电能源在一次能源消费中的比重和电能在终端能源消费中的比重，可以改善国家的环境质量和提高群众的生活质量。改革开放以来，我国电力工业得到了迅速发展，但同时其自身的环境问题也越来越突出，目前已成为制约电力工业乃至整个国民经济可持续发展的重要因素。在我国的电源结构中，燃煤发电占全国总发电量的70％以上，而且供电标准煤耗率比世界先进水平高得多，由于对煤炭的利用效率低下，不仅大量浪费了不可再生的煤炭资源，破坏了自然界的物质循环，对环境也造成了严重的污染，这都有悖于循环经济的要求。

风电起源于20世纪70年代，美国等西方国家在环保与能源的双重压力下对发展风电给予了一系列的优惠政策，推动了风电的发展。尤其是近几年来全世界风力发电能力平均每年以20％以上的速度增长。已成为各种能源当中增长最快最活跃的一个方面。这不仅是因为风力发电没有常规发电所造成的环境污染。还因为随着发达国家一系列技术问题的解决，风力发电的技术已经成熟，建设周期短，成本逐年降低，20多年来风电的成本已下降了80％之多，从长远看，不论千瓦造价还是发电成本，会逐渐接近煤电成本。同时风能是可再生的、取之不尽用之不竭的清洁能源，是大自然对人类的“馈赠”，即使人类不利用，风能也会白白流失掉，所以风能发电是人运用科技的力量，促进人地关系协调的行为，也是人类尊重自然规律的表现，符合发展循环经济的要求，同时，我国是世界上人口最多的发展中国家，资源和能源都相对稀缺，环境状况也不容乐观，而风能发电有助于减少对煤炭、石油等难以再生和日益稀缺的化石资源的依赖，减少污染物和温室气体排放，改善国内的环境状况，促进能源安全，因此从我国的国情来看，扶持风力发电对于转向循环经济更是有着特殊的意义。

在全球大力发展可再生能源的大背景下，我国风电的发展仍然较为落后。欧洲风电制造技术的发展经过近30年的市场培育，无论是从设计理论，还是生产实践都已逐步趋向成熟，投入商业化运行的机组数量越来越多，而且经过20多年的商业化实践运行的考验，单机容量每两三年增加一个台阶，到2000年底，世界风电装机容量超过1800万千瓦，年发电量约360亿千瓦时。中国在风电制造业的发展中虽然也探索了20多年，但风电技术的发展仍处于起步阶段，从我国风电行业设备已经装机和装机的市场占有情况来看，外国生产的风电机组市场占有率几乎达到99％，尽管也有少量国产化风电机组投入运用，其比例很低，在风电市场上几乎没有一席之地。

根据目前的形势，火力发电成本也有上涨的趋势，一是随着国家关闭小煤矿。取消政府调节价，煤炭价格上涨；二是社会的发展、人民生活水平的提高要求有好的环境质量，火力发电厂环保治理费用逐步增加，不但要除尘、处理废水，而且要脱硫脱氮，据测算，环保治理费用占现在发电成本的三分之一。也就是说，在不远的将来，该省火力发电成本大概要上升到0.3元/千瓦时，上网电价0.4元/千瓦时，最终销售电价0.5元/千瓦时。这就意味着即使提高排污收费标准，使其费率等于边际成本，常规火电的发电成本仍然比风电的成本要低，这不能不影响到风电的推广和发展。

在培育风电市场方面，国内可借鉴西方国家采取的措施，例如可再生能源份额标准政策。可再生能源份额标准政策是一个国家或者其中一个地区的政府在确定合格的可再生能源发电的市场份额和技术范围的基础上，用法律的形式对可再生能源发电的市场份额做出的强制性规定，即在总电力中必须有规定比例的电力来自可再生能源，对予可再生能源发电高出常规发电的差价，采用社会分摊原则，来保证可再生能源发电的市场需求。目前美国的10个洲、澳大利亚、奥地利、日本和英国都通过立法或条例确定了可再生能源份额标准政策。国内如果出台风力发电份额标准政策，要求各省电网中必须有一定数量比例的电力来自风能，为风力发电提供稳定的市场，在电力体制改革的背景下，无疑将会提高发电厂商和设备制造厂家的积极性，有效地推动风电的发展，也可以此促进我国循环经济的发展。

发明内容

目前我国地铁隧道用电主要是通过常规地面供电系统供电，隧道由于处于地下，铺电缆比较困难，而且地铁线路较长，供电的话，消耗在电缆上的电能成本较高，而且部分隧道在地铁运行过程中并未开设照明装备，针对此问题，本发明的目的在于提出一种地铁行驶隧道风力供电装置，利用隧道体积有限，地铁在通过的过程中产生比较大的风能，来驱动风能发电，供给隧道内的照明以及广告牌的用电装置。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种地铁行驶隧道风力供电装置，包括：支架、旋转风轮、风力发电机、蓄电池、继电器、常规供电系统。

本发明是这样实现的，旋转风轮安装在支架上，安装好后，风轮机整体高高为1.8m，考虑到隧道内空间有限，风轮机直径设计为300mm，风轮机法线方向与地铁行驶方向成45°夹角，且两个风轮机之间的距离为3m。

地铁在隧道内的运行速度很快，由于地铁隧道空间有限，其会带动周围的空气运动，产生比较大的风能，风能驱动旋转风轮机叶片转动，带动发电机发电，所得的电能储存在蓄电池中，蓄电池为隧道内的用电设施如灯管、广告牌等提供电能，因为地铁运行频繁，线路也较长，能够带动多台风能发电机发电，比安装在地铁本身上的发电机优点在于不会增加地铁运行阻力。当风能发电机出现故障或是维修时可以通过控制继电器来接到常规供电装置，这样可保证地铁运行时安全且持久的供电。

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

旋转风轮安装在支架上，安装好后，风轮机整体高高为1.8m，考虑到隧道内空间有限，风轮机直径设计为300mm，风轮机法线方向与地铁行驶方向成45°夹角，且两个风轮机之间的距离为3m。地铁在隧道内的运行速度很快，由于地铁隧道空间有限，其会带动周围的空气运动，产生比较大的风能，风能驱动旋转风轮机叶片转动，带动发电机发电，所得的电能储存在蓄电池中，蓄电池为隧道内的用电设施如灯管、广告牌等提供电能，因为地铁运行频繁，线路也较长，能够带动多台风能发电机发电，比安装在地铁本身上的发电机优点在于不会增加地铁运行阻力。当风能发电机出现故障或是维修时可以通过控制继电器来接到常规供电装置，这样可保证地铁运行时安全且持久的供电。通过这种方式供电，既节约了用常规方法供电时，浪费在电缆本身由于电阻产热的耗电，又充分的利用了地铁产生的风能发电，达到了节能减排的效果。

Claims (3)

1.一种地铁行驶隧道风力供电装置，包括：支架、旋转风轮、风力发电机、蓄电池、继电器、常规供电系统，其特征在于，风轮机安装在支架上，安装好的风轮机高为1.8m，风轮机直径为300mm，且两个风轮发电机之间的距离为3m。

2.根据权利要求1所述的一种地铁行驶隧道风力供电装置，其特征在于，地铁高速通过带动空气流动，驱动风轮机旋转风轮旋转，从而连接在风轮机上的发电机发电，由蓄电池储存起来，提供地铁隧道照明用电。

3.根据权利要求1所述的一种地铁行驶隧道风力供电装置，其特征在于，当发电机出现维修故障时，可通过常规供电系统供给地铁隧道照明。