CN106286137A - 一种塔式升阻型垂直轴多层风力储能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塔式升阻型垂直轴多层风力储能发电装置，包括：H型垂直轴风机6、齿轮箱7、离合器8、空气压缩机9、塔身10、压缩空气储能密闭气室12，上述6、7、8、9、12五项可根据设计需要进行多层组合，增压储能后的高压气流通过高压输入管道和高压气流输入自动控制阀输入到恒压空气密闭气室17，通过可控气流输出自动控制阀21将稳定的、可调控的高压气流通过高压气流喷头22喷向涡轮发电机组23做功发电。在压缩空气储能密闭气室12和恒压空气密闭气室17上分别安装有安全阀和压力表。涡轮发电机组发出的是电压稳定、电流稳定、频率稳定的优质电源。通过配电盘25可分配到并网线路26和直接用户线路27。

Description

一种塔式升阻型垂直轴多层风力储能发电装置

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体是一种塔式升阻型垂直轴多层风力储能发电装置。

背景技术

目前已知的风力发电系统是通过风叶直接连接到发电机组上或者通过传动系统带动发电机转动发电，将风力转换为电能的设备。通常包括风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础。这种发电系统过程复杂，技术难度大，设备制造成本和运行成本高，最根本的问题是风能密度低，风能转换效率低，风速的随机性使风电存在着间歇性，不稳定性和不可控性，电力并网难度大，这些是制约风电大规模应用的关键问题。

中国发明专利申请 说明书CN105156158A 公开了一种风力发电装置，该装置包括风机、空气压缩机、高压储气罐、汽轮发电机组，根据该说明书所述，只是一种能够生产交流电的风力发电装置，从该说明书中所述也没有储能功能，其储气罐当风大超压后安全阀排压弃能，风速达不到设计要求和无风时汽轮机无法稳定运行或启动。

发明内容

本发明要解决的上述问题是提供一种结构简单，技术要求简捷，设备造价低，使用年限长，并可大幅度提高风能转换率，生产出电压稳定、电流稳定、频率稳定、电力并网容易的风力储能发电装置。

本发明解决所述问题采用的技术方案是：一种塔式升阻型垂直轴多层风力储能发电装置，主要是风机通过齿轮箱和离合器与空气压缩机连接，压缩空气通过管道输入到压缩空气储能密闭气室增压储能，按设计要求将高压气流通过管道和输入自动控制阀输入到恒压空气密闭气室再通过管道和输出自动控制阀连接，将稳定可调控的高压气流通过高压气流喷头喷射驱动涡轮发电机组转动发电，电源通过配电盘并网或直输用电户。

采用上述技术方案的本发明与现有风力发电技术相比，其突出的特点是：

通过垂直轴风机多层风力储能可按风力发电微型、小型、中型、大型等不同装机容量要求设计制造不同高度的塔身和相应层数的风机储能系统；离合器可实现摘档后风机无负荷运转，待风机转速达到设计要求时挂档带动空气压缩机工作，从而解决垂直轴风机停机后带负荷再启动困难的问题。压缩空气储能密闭气室是将现有风机直接连接发电机的技术变为风机不直接连接发电机，从而解决了风电受气候变化而存在的间歇性和不稳定性。由于压缩空气储能密闭气室增压储能这样就增加了空气的密度和压力，从而提高了风能转换率，可使2m/s到40m/s的风力得到充分利用，不存在弃风现象。可使无风和风力达不到设计要求时将储存的高压气流提供给恒压空气密闭气室继续作用涡轮发电机组工作，其特点是：大风储能，小风补能，无风输能，这样就大大的增加了储能发电的时数。

恒压空气密闭气室输出的高压气流值和输入的高压气流值是通过输入、输出高压气流自动控制阀调控，达到输入和输出基本相当，使恒压密闭气室气压按设计基本保持恒定不变，从而使涡轮发电机组转速稳定，提供电压稳定、电流稳定、频率稳定的高质量电能。由于高压气流的输入和输出是可控的，这样就解决了当前风力发电的关键技术：最大功率跟踪、偏航控制、变浆距、并网低电压穿越，无功控制能力，有功功率变化控制和频率控制等，完全可达到LVRT对并网风机安全运行功能的要求。并且可按电网要求实现峰谷调节。这样本发明即可实施风机离网运行，又从根本上解决了制约风电大规模应用的因素。

由于本发明减掉了变浆距、逆变器、入网调控设备等诸多设施，在发电机组上不需要配备昂贵的永磁发电机组，普通机组即可正常运行发电，而且发电设备可地面安装，宜于维护修理，这样就能大幅度的降低风力发电设备的造价和运行费用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1 是检索到的一种风力发电装置的结构示意图。

图2 是本发明的实施例结构图。

图1中：风机1，空气压缩机2，高压储气罐3，气轮发电机4，输入电网线路5。

图2中：H型垂直轴风机6，齿轮箱7，离合器8，空气压缩机9，塔身10，进气管道11，压缩空气储能密闭气室12，储能密闭气室安全阀13，储能密闭气室压力表14，高压气流输入管道15，高压气流输入自动控制阀16，恒压空气密闭气室17，恒压空气密闭气室安全阀18，恒压空气密闭气室压力表19，恒压气流输出管道20，可控气流输出自动控制阀21，高压气流喷头22，涡轮发电机组23，发电机输出线路24，配电盘25，并网线路26，直接用户线路27。

具体实施方式

图1所示风机1与空气压缩机2连接，压缩空气通过管道输送到高压储气罐3，通过管道与汽轮发电机组4连接作工发电，电源通过输入电网线路5并网。

图2给出本发明实施例结构图：H型垂直轴风机6与齿轮箱7连接按设计增大齿轮转数，离合器8连接齿轮箱7和空气压缩机9，实现按需要摘、挂档。塔身10可按装机容量不同设计高度、直径和层数；空气压缩机9通过进气管道11将压缩空气输入到压缩空气储能密闭气室12增压储能，在储能密闭气室12上装有安全阀13和压力表14，压缩空气储能密闭气室12的高压气流通过高压气流输入管道15和高压气流输入自动控制阀16按设计要求持续的输入恒压空气密闭气室17，在恒压密闭气室17上装有安全阀18和压力表19，恒压密闭气室17的高压气流通过恒压气流管道20和可控气流输出自动控制阀21按设计要求通过高压气流喷头22喷射出稳定的气流做工于涡轮发电机组23发电，通过发电机输出线路24和配电盘25将电压稳定、电流稳定、频率稳定的高质量电能分配到并网线路26和直接用户线路27。

Claims (5)

1.一种塔式升阻型垂直轴多层风力储能发电装置，包括由风机、空气压缩机和涡轮发电机组组成，其特征在于H型垂直轴风机6通过齿轮箱7和离合器8与空气压缩机9连接将压缩空气通过管道输入压缩空气储能密闭气室12增压储能，增压后的压缩空气通过管道输入到恒压空气密闭气室17，通过管道和高压气流喷头22将稳定的可控的高压气流喷入涡轮发电机组23做功发电。

2.根据权利要求1所述塔式升阻型垂直轴多层风力储能发电装置其特征在于H型垂直轴风机6，齿轮箱7，离合器8，空气压缩机9和压缩空气储能密闭气室12可根据设计要求多层组合，塔身10也相应增高。

3.根据权利要求1所述塔式升阻型垂直轴多层风力储能发电装置其特征在于压缩空气储能密闭气室12的高压气流通过管道输入恒压空气密闭气室17时中间设置有高压气流输入自动控制阀16。

4.根据权利要求1所述塔式升阻型垂直轴多层风力储能发电装置其特征在于恒压空气密闭气室17将高压气流通过高压气流喷头喷射到涡轮发电机组23时中间设置有可控气流输出自动控制阀21 。

5.根据权利要求1至4所述塔式升阻型垂直轴多层风力储能发电装置其特征在于可一塔一体完成储能发电，还可以建风场多塔储能集中一厂发电，即储能和发电分设。