CN108894924A - 一种风动力分布式电源及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风动力分布式电源及工作方法，包括风力发电组件、传动芯轴、传动箱、变速箱、重力储能系统及飞轮储能系统，当叶轮的转速高于预设值N时，叶轮通过传动箱分别驱动配重、飞轮上升、转动，当配重接触至传感器时，变速箱控制器通过变速箱停止卷扬转动并锁死卷扬；当叶轮的转速低于预设值N时，变速箱控制器通过变速箱解除卷扬的锁定，配重下落驱动发电机转动，本发明能够在风力较大的时候将风能转化为配重的重力势能，当风力较小时，能够补偿风力的不足，在重力储能系统及飞轮储能系统的共同作用下，共同维持本发明发电的稳定性。

Description

一种风动力分布式电源及工作方法
技术领域
本发明涉及分布式电源技术领域，具体涉及一种风动力分布式电源及工作方法。
背景技术
现全世界供电系统是以大机组、大电网、高电压为主要特征的集中式单一供电系统。虽然全世界90％的电力负荷都由这种集中单一的大电网供电，但是当今社会对能源与电力供应的质量与安全可靠性要求越来越高，大电网由于自身的缺陷已经不能满足这种要求。由于大电网中任何一点的故障所产生的扰动都会对整个电网造成较大影响，严重时可能引起大面积停电甚至是全网崩溃，造成灾难性后果，这样的事故在国外时有发生；而且这种大电网又极易受到战争或恐怖势力的破坏，严重时将危害国家的安全，根据西方国家的经验：大电网系统和分布式发电系统相结合是节省投资，降低能耗，提高系统安全性和灵活性的主要方法。
在我国，随着经济建设的飞速发展，我国集中式供电网的规模迅速膨胀。这种发展所带来的安全性问题不容忽视。由于各地经济发展很不平衡，对于广大经济欠发达的农村地区来说，特别是农牧地区和偏远山区，要形成一定规模的、强大的集中式供配电网需要巨额的投资和很长的时间周期，能源供应严重制约这些地区的经济发展。而分布式发电技术则刚好可以弥补集中式发电的这些局限性。在我国西北部广大农村地区风力资源十分丰富，对于以风能为动力的分布式电源有着巨大的需求，现有的风力发电设备并无储能系统，或者储能系统较为单一，因此影响了其发展。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种具有双重储能系统的风动力分布式电源及工作方法，解决了现有技术中风力发电储能效果欠佳的技术问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
一种风动力分布式电源，其特征在于：包括风力发电组件、传动芯轴、传动箱、变速箱、重力储能系统及飞轮储能系统，所述风力发电组件包括发电机、叶轮、叶轮锥齿及竖杆，所述叶轮连接发电机及叶轮用于驱动发电机及叶轮转动，所述竖杆连接风力发电组件，用于支撑风力发电组件，所述传动芯轴设置于竖杆的内部，传动芯轴的上端与下端分别设有芯轴上锥齿及芯轴下锥齿，所述芯轴上锥齿连接叶轮锥齿，所述芯轴下锥齿连接传动箱，所述传动箱还分别设有传动箱左锥齿及传动箱右锥齿，所述传动箱左锥齿与传动箱右锥齿分别连接变速箱的动力输入端与飞轮储能系统，所述变速箱的动力输出端通过变速箱输出轴连接卷扬，所述重力储能系统包括配重块架、配重及设置于配重块架顶端的定滑轮，所述卷扬依次通过钢丝绳及定滑轮连接配重，所述配重块架还设有用于检测配重位置的传感器，所述传感器连接变速箱控制器，所述飞轮储能系统包括飞轮、飞轮轴及飞轮支架，所述飞轮支架通过飞轮轴连接飞轮，所述变速箱还连接用于控制变速箱的变速箱控制器。
作为一种优化方案，前述的一种风动力分布式电源，配重还设有第一通孔及第二通孔，第一通孔用于穿过配重块架，第二通孔用于穿过钢丝绳。
作为一种优化方案，前述的一种风动力分布式电源，传感器包括设置于配重块架顶端的上传感器及设置于配重块架下端的下传感器。
作为一种优化方案，前述的一种风动力分布式电源，配重块架的下端还设有配重块架基台所述配重块架基台的高度高于卷扬。
作为一种优化方案，前述的一种风动力分布式电源，下传感器的高度高于配重块架基台。
作为一种优化方案，前述的一种风动力分布式电源，变速箱是齿轮变速箱。
作为一种优化方案，前述的一种风动力分布式电源，配重是钢筋混凝土块。
基于前述的一种风动力分布式电源的工作方法，其特征在于：
当叶轮的转速高于预设值N时，叶轮通过传动箱分别驱动配重、飞轮上升、转动，当配重接触至传感器时，变速箱控制器通过变速箱停止卷扬转动并锁死卷扬；当叶轮的转速低于预设值N时，变速箱控制器通过变速箱解除卷扬的锁定，配重下落驱动发电机转动，N为发电机发电的最佳转速。
本发明所达到的有益效果：本发明能够在风力较大的时候将风能转化为配重的重力势能，当风力较小时，能够补偿风力的不足，在重力储能系统及飞轮储能系统的共同作用下，共同维持本发明发电的稳定性。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明配重俯视图；
附图标记的含义：1-风力发电组件；11-发电机；12-叶轮；13-叶轮锥齿；14-竖杆；2-传动芯轴；21-芯轴上锥齿；22-芯轴下锥齿；3-传动箱；31-传动箱左锥齿；32-传动箱右锥齿；4-变速箱；41-变速箱输出轴；42-卷扬；43-钢丝绳；5-变速箱控制器；6-配重；61-第一通孔；62-第二通孔；7-配重块架；71-定滑轮；72-配重块架基台；73-传感器；8-飞轮；81-飞轮轴；82-飞轮支架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示：本实施例公开了一种风动力分布式电源，包括风力发电组件1、传动芯轴2、传动箱3、变速箱4、重力储能系统及飞轮储能系统，风力发电组件1包括发电机11、叶轮12、叶轮锥齿13及竖杆14，叶轮12连接发电机11及叶轮12用于驱动发电机11及叶轮12转动，竖杆14连接风力发电组件1，用于支撑风力发电组件1，传动芯轴2设置于竖杆14的内部，传动芯轴2的上端与下端分别设有芯轴上锥齿21及芯轴下锥齿22，芯轴上锥齿21连接叶轮锥齿13，芯轴下锥齿22连接传动箱3，传动箱3还分别设有传动箱左锥齿31及传动箱右锥齿32，传动箱左锥齿31与传动箱右锥齿32分别连接变速箱4的动力输入端与飞轮储能系统，变速箱4的动力输出端通过变速箱输出轴41连接卷扬42，重力储能系统包括配重块架7、配重6及设置于配重块架7顶端的定滑轮71，卷扬42依次通过钢丝绳43及定滑轮71连接配重6，配重块架还设有传感器73，传感器73连接变速箱控制器5，飞轮储能系统包括飞轮8、飞轮轴81及飞轮支架82，飞轮支架82通过飞轮轴81连接飞轮8，变速箱4还连接用于控制变速箱的变速箱控制器5。
如图2所示：为了增强配重6上下运动的稳定性，同时为了防止卷扬42拉动配重6时对于配重块架7产生倾斜的拉力，所有优选将卷扬42设置于配重6及配重块架7的正下方，于是配重6还设有第一通孔61及第二通孔62，第一通孔61用于穿过配重块架7，第二通孔62用于穿过钢丝绳43。
为了防止配重6下落时接触到卷扬42，配重块架7的下端还设有配重块架基台72，配重块架基台72的高度高于卷扬42，能够防止配重6下落时压到卷扬42。
本实施例的传感器73包括设置于配重块架7顶端的上传感器及设置于配重块架7下端的下传感器。下传感器的高度高于配重块架基台72，下传感器相当于电限位，配重块架基台72相当于机械限位。
本实施例的变速箱4优选齿轮变速箱。
配重6选用价格较为低廉的钢筋混凝土块。
本实施还公开了上述风动力分布式电源的工作方法，具体是：当叶轮12的转速高于预设值N时，叶轮12通过传动箱3分别驱动配重6、飞轮8上升、转动，当配重6上升至顶端时，接触至传感器73(上传感器)，传感器73将信号反馈至变速箱控制器5，变速箱控制器5通过变速箱4停止卷扬42转动并锁死卷扬42，防止配重6下落，此时尽管传动箱左锥齿31转动，但调整变速箱4内部的离合器分离，动力并不传递至变速箱输出轴41。
当风力较小，叶轮12的转速低于预设值N时，此时发电量下降，变速箱控制器5通过变速箱4解除卷扬42的锁定，并调整变速箱4内部的离合器，使配重6下落时，传动箱左锥齿31的转向能够与配重6上升时保持一致，继而带动发电机11的转动，补偿风力的不足。当配重6下落至传感器73位置时(下传感器)，传感器73将信号反馈至变速箱控制器5，变速箱控制器5停止卷扬42的转动，并将配重6锁定于该位置，待风力较大时再将配重6提升。
在上述过程中飞轮8始终保持转动，将风能以机械能的形式进行储存，使发电机11的转速波动较小。
本实施例的N为发电机11发电的最佳转速值，具体设定根据当地风力大小、发电机11及叶轮12的规格综合确定。
本发明能够在风力较大的时候将风能转化为配重6的重力势能，当风力较小时，能够补偿风力的不足，在重力储能系统及飞轮储能系统的共同作用下，共同维持本发明发电的稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种风动力分布式电源，其特征在于：包括风力发电组件(1)、传动芯轴(2)、传动箱(3)、变速箱(4)、重力储能系统及飞轮储能系统，所述风力发电组件(1)包括发电机(11)、叶轮(12)、叶轮锥齿(13)及竖杆(14)，所述叶轮(12)连接发电机(11)及叶轮(12)用于驱动发电机(11)及叶轮(12)转动，所述竖杆(14)连接风力发电组件(1)，用于支撑风力发电组件(1)，所述传动芯轴(2)设置于竖杆(14)的内部，传动芯轴(2)的上端与下端分别设有芯轴上锥齿(21)及芯轴下锥齿(22)，所述芯轴上锥齿(21)连接叶轮锥齿(13)，所述芯轴下锥齿(22)连接传动箱(3)，所述传动箱(3)还分别设有传动箱左锥齿(31)及传动箱右锥齿(32)，所述传动箱左锥齿(31)与传动箱右锥齿(32)分别连接变速箱(4)的动力输入端与飞轮储能系统，所述变速箱(4)的动力输出端通过变速箱输出轴(41)连接卷扬(42)，所述重力储能系统包括配重块架(7)、配重(6)及设置于配重块架(7)顶端的定滑轮(71)，所述卷扬(42)依次通过钢丝绳(43)及定滑轮(71)连接配重(6)，所述配重块架还设有用于检测配重(6)位置的传感器(73)，所述传感器(73)连接变速箱控制器(5)，所述飞轮储能系统包括飞轮(8)、飞轮轴(81)及飞轮支架(82)，所述飞轮支架(82)通过飞轮轴(81)连接飞轮(8)，所述变速箱(4)还连接用于控制变速箱的变速箱控制器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种风动力分布式电源，其特征在于：所述配重(6)还设有第一通孔(61)及第二通孔(62)，所述第一通孔(61)用于穿过配重块架(7)，所述第二通孔(62)用于穿过钢丝绳(43)。
3.根据权利要求1所述的一种风动力分布式电源，其特征在于：所述传感器(73)包括设置于配重块架(7)顶端的上传感器及设置于配重块架(7)下端的下传感器。
4.根据权利要求3所述的一种风动力分布式电源，其特征在于：所述配重块架(7)的下端还设有配重块架基台(72)，所述配重块架基台(72)的高度高于卷扬(42)。
5.根据权利要求4所述的一种风动力分布式电源，其特征在于：所述下传感器的高度高于配重块架基台(72)。
6.根据权利要求1所述的一种风动力分布式电源，其特征在于：所述变速箱(4)是齿轮变速箱。
7.根据权利要求1所述的一种风动力分布式电源，其特征在于：所述配重(6)是钢筋混凝土块。
8.基于权利要求1所述的一种风动力分布式电源的工作方法，其特征在于：
当叶轮(12)的转速高于预设值N时，叶轮(12)通过传动箱(3)分别驱动配重(6)、飞轮(8)上升、转动，当配重(6)接触至传感器(73)时，变速箱控制器(5)通过变速箱(4)停止卷扬(42)转动并锁死卷扬(42)；当叶轮(12)的转速低于预设值N时，变速箱控制器(5)通过变速箱(4)解除卷扬(42)的锁定，配重(6)下落驱动发电机(11)转动，所述N为发电机(11)发电的最佳转速。
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