CN113606089A - 风力发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种风力发电系统，是一种集成发电装备，技术方案为风力发电装置（1）产生的电源接入电力控制装置（2），电力供给空气压缩机（4）压缩空气进入高压贮气罐（5），设置有高压气输出控制装置（6）连接着高压气体发电机（7）、发出的电源接入电力控制设备（8），经对外输出电力使用接口（9）提供可用电源。本发明装置可将不稳定的风力转换成稳定的电源，解决风力发电不稳定的现实问题，应用于生产、生活。

Description

风力发电系统
技术领域
本发明公开一种发电系统，具体地是一种风力发电系统。
背景技术
风力发电大致起源于1887年。1905年创立了风电工人协会。并出现了世界上第一个风力发电期刊《Journal of Wind Electricity》。在第二次世界大战期间，两叶片、三叶片风机出现。1951年，风力直流发电机被交流异步发电机取代。1973年第一次石油危机后，风能得到新的重视，持续发展起来。1998年兆瓦级风机出现，直到现在都在不断改进之中。
可以说，风力发电关键核心要件是风机叶片、发电机创新及控制方法。
进入现代，研究风机叶片的机构和个人很多，都希望在结构、效率、安全可靠性、制造成本降低上不断得到突破。全世界这方面的专利技术是很多的。
以中国为例，申请了中国专利的风力发电技术方案亦很多。如申请号为CN202110410285.6的《一种垂直轴风力发电机系统》，重在做成垂直轴叶片；申请号为CN201910846090.9的《一种小型垂直轴风力发电建筑女儿墙构件集成系统》重在安装于女儿墙上使用；申请号为CN202022369400.3的《一种垂直轴风力发电机舷翼结构》也在于叶片的创新。
网络资讯中也介绍了一种由以色列科学家发明的微风发电系统，但其叶片结构、整体效率、安全防护上均有需要改进的地方。
此处，作为一个风力发电应用系统，最困扰的是风力的不稳定性。有用蓄电池来解决的，有用压缩空气来解决的，但又面临二次转换效率损耗的问题。
为此，本公司的科研人员，从总体上进行了系统集成设计，可实现全天风力应用，1级风即可起动，8级风以上可关闭，一天24小时有风即可发电应用的发电系统。
发明内容
本发明的目的就是提供一种风力发电系统，利用风力产生电能，用电能来压缩空气贮存起来，再将压缩空气转换成电能，实现全天24小时能够稳定供应电源的发电系统。
实现本发明的技术方案是这样的：
一种风力发电系统，整个系统由风力发电装置、电力控制装置、对外输出电力接口、空气压缩机、高压贮气罐、高压气输出控制装置、高压气体发电机、电力控制设备、对外输出电力使用接口构成。
集成结构关系为风力发电装置产生的电源接入电力控制装置，一部分电力可经对外输出电力接口直接应用，一部分电力供给空气压缩机压缩空气进入高压贮气罐，高压贮气罐设置有高压气输出控制装置连接着高压气体发电机、发出的电源接入电力控制设备，经对外输出电力使用接口提供可用电源。
其中核心部件风力发电装置结构为在圆柱形基座内腔中依次设置有悬浮配重飞轮,由第一固定螺钉固定在基座上的下隔板,固定在基座上的发电线圈安装板，安装在发电线圈安装板上的发电线圈，固定在中轴上的永磁体安装板，安装在永磁体安装板上的扇形永磁体,固定在基座上的上隔板，在上隔板的顶面放置有第一圆形永磁体，固定在中轴上的悬浮支撑板，悬浮支撑板底面安装有立方形永磁体，中轴顶端固定连接着竖式风叶。固定在基座上的发电线圈安装板，可以有多个，如一个、二个、三个、直至十几个；固定在中轴上的永磁体安装板可以是多个，如一个、二个、三个、直至十几个。
其中核心零件竖式风叶片结构为半圆柱形，通过十字形布局固定杆固定连接于中轴上，竖式风叶片中部设置有圆,两个半圆柱形风叶可顺着左右方向的固定杆左右开合，在迎风口处设置有防护网。
其中核心部件高压气体发电机其结构为在方形基座上依次设置有自动控制喷气阀，用第二固定螺钉固定在方形基座内圆腔上的中隔板，上盖板，悬浮中轴,用固定螺钉固定在方形基座内圆腔上的发电线圈安装板、上面安放有发电线圈，固定在悬浮中轴上的永磁体安装板、上面安放有扇形永磁体，固定在悬浮中轴上的惯性喷气飞轮、内设有喷气道、底部装有立方永磁体,方形基座底部安置有第二圆形永磁。
其中核心零件惯性喷气飞轮结构为圆台形，内设有对称的四个喷气道、进气口在上部、喷气口在下部、喷气道设计有拉伐尔喷管效应，底部设置有对称的安放立方永磁体的凹槽，喷气道还可以是四个以上，如六个、八个、十个，要求是对称设置。
本发明的有益效果在于：整个系统集成应用，可实现全天24小时产生电源，实现电源供给稳定，助力电网安全；发明的竖式风叶片、1级风即可起动、8级以上风可关闭，安全性大大提高；发明的高压气体发电机采用硬磁悬浮技术、惯性喷气飞轮出力做功，效率大大提高；关键是采用压缩空气贮能，24小时内只要有风就能贮能，完全无有害物质使用排放，完全不依赖于石化物质，应用安全可靠，无危害；特别地、本发明将为海岛、高原哨所、野外考察站等解决电源问题提供强有力的技术解决方案，将为国家节约大量的石化能源，为环境保护做出技术上的巨大原创性贡献。
附图说明
图1是本发明的系统整体构成示意图；
图2是风力发电装置结构剖面示意图；
图3是竖式风叶片结构剖面主视图；
图4是竖式风叶片结构剖面俯视图；
图5是高压气体发电机结构剖面示意图；
图6是惯性喷气飞轮仰视图；
图7是惯性喷气飞轮主视图；
图中：1是风力发电装置、2是电力控制装置、3是对外输出电力接口、4是空气压缩机、5是高压贮气罐、6是高压气输出控制装置、7是高压气体发电机、8是电力控制设备、9是对外输出电力使用接口；
1.1是圆柱形基座、1.2是第一固定螺钉、1.3是下隔板、1.4是发电线圈安装板、1.5是发电线圈、1.6是永磁体安装板、1.7是扇形永磁体、1.8是上隔板、1.9是第一圆形永磁体、1.10是立方形永磁体、1.11是悬浮支撑板、1.12是上盖板、1.13是竖式风叶片、1.14是中轴、1.15是悬浮配重飞轮、1.16是防护网、1.17是固定杆、1.18是圆柱；
7.1是方形基座、7.2是自动控制喷气阀、7.3是第二固定螺钉、7.4是上盖板、7.5是悬浮中轴、7.6是发电线圈、7.7是发电线圈安装板、7.8是扇形永磁体、7.9是永磁体安装板、7.10是中隔板、7.11是喷气道、7.12是惯性喷气飞轮、7.13是立方形永磁体、7.14是第二圆形永磁体。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：风力发电系统。
本发明实施例提出一种风力发电系统，整个系统由风力发电装置1、电力控制装置2、对外输出电力接口3、空气压缩机4、高压贮气罐5、高压气输出控制装置6、高压气体发电机7、电力控制设备8、对外输出电力使用接口9构成。
集成结构关系为风力发电装置1产生的电源接入电力控制装置2，一部分电力可经对外输出电力接口3直接应用，一部分电力供给空气压缩机4压缩空气进入高压贮气罐5，高压贮气罐5设置有高压气输出控制装置6连接着高压气体发电机7、发出的电源接入电力控制设备8，经对外输出电力使用接口9提供可用电源。
其中核心部件风力发电装置结构为在圆柱形基座1.1内腔中依次设置有悬浮配重飞轮1.15,由固定螺钉1.2固定在基座上的下隔板1.3,固定在基座上的发电线圈安装板1.4，安装在发电线圈安装板上的发电线圈1.5，固定在中轴1.14上的永磁体安装板1.6、可以有四个，安装在永磁体安装板上的扇形永磁体1.7,固定在基座上的上隔板1.8，在上隔板的顶面放置有第一圆形永磁体1.9，固定在中轴上的悬浮支撑板1.11，悬浮支撑板底面安装有立方形永磁体1.10，中轴顶端固定连接着竖式风叶片1.13。固定在基座上的发电线圈安装板1.4、可以有五个。
其中核心零件竖式风叶片1.13结构为半圆柱形，通过十字形布局固定杆1.17固定连接于中轴1.14上，竖式风叶片中部设置有圆柱1.18,两个半圆柱形风叶片可顺着左右方向的固定杆1.17左右开合，在迎风口处设置有防护网1.16。
其中核心部件高压气体发电机7其结构为在方形基座7.1上依次设置有自动控制喷气阀7.2，用第二固定螺钉7.3固定在方形基座内圆腔上的中隔板7.10，上盖板7.4，悬浮中轴7.5,用固定螺钉固定在方形基座内圆腔上的发电线圈安装板7.7、上面安放有发电线圈7.6，固定在悬浮中轴上的永磁体安装板7.9、上面安放有扇形永磁体7.8，固定在悬浮中轴上的惯性喷气飞轮7.12、内设有喷气道7.11、底部装有立方永磁体7.13,方形基座底部安置有第二圆形永磁体7.14。
其中核心零件惯性喷气飞轮7.12结构为圆台形，内设有对称的八个喷气道7.11、进气口在上部、喷气口在下部、喷气道设计有拉伐尔喷管效应，底部设置有对称的安放立方永磁体的凹槽六个。
所述的电力控制装置是现有技术应用，可根据发电量的大小来选择设计使用；空气压缩机是现有产品，可根据功率大小来选用；高压贮气罐是现有技术，有安全阀控制压力大小，确保安全可靠，可根据相关参数设计应用；高压气输出控制装置是现有技术，可根据需要来设计应用，确保喷气能够对应喷气管道对外做功；电力控制设备是现有技术，可根据用电情况来选用，确保用电安全。
发明核心在于竖式风叶片和惯性喷气飞轮。
竖式风叶片中加装圆柱体1.18后，可有效形成A区和B区的拉伐尔喷管效应，1级风以上即可起动用于发电。
惯性喷气飞轮采用喷气道7.11设计，让高压气形成冲量和喷射对外做功效率最大化，其转化效率高于现有技术。一般高压达到12MPa。
该风力发电系统将为解决海岛、高原哨所、野外考察站等电力供应提供最高效可行的技术解决方案，真实做到“无污染零排放”发电。
该风力发电系统还可采用太阳能发电做能源来进行空气压缩，形成风力加太阳能综合应用的模式。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种风力发电系统，其特征是：整个系统由风力发电装置（1）、电力控制装置（2）、对外输出电力接口（3）、空气压缩机（4）、高压贮气罐（5）、高压气输出控制装置（6）、高压气体发电机（7）、电力控制设备（8）、对外输出电力使用接口（9）构成。
2.根据权利要求1所述的风力发电系统，其特征是：风力发电装置（1）产生的电源接入电力控制装置（2），一部分电力可经对外输出电力接口（3）直接应用，一部分电力供给空气压缩机（4）压缩空气进入高压贮气罐（5），高压贮气罐（5）设置有高压气输出控制装置（6）连接着高压气体发电机（7）、发出的电源接入电力控制设备（8），经对外输出电力使用接口（9）提供可用电源。
3.根据权利要求1或2所述的风力发电系统，其特征是：风力发电装置其结构为在圆柱形基座（1.1）内腔中依次设置有悬浮配重飞轮（1.15）,由第一固定螺钉（1.2）固定在基座上的下隔板（1.3）,固定在基座上的发电线圈安装板（1.4），安装在发电线圈安装板上的发电线圈（1.5），固定在中轴（1.14）上的永磁体安装板（1.6），安装在永磁体安装板上的扇形永磁体（1.7）,固定在基座上的上隔板（1.8），在上隔板的顶面放置有第一圆形永磁体（1.9），固定在中轴上的悬浮支撑板（1.11），悬浮支撑板底面安装有立方形永磁体（1.10），中轴顶端固定连接着竖式风叶片（1.13）。
4.根据权利要求3所述的风力发电系统，其特征是：固定在基座上的发电线圈安装板（1.4），有多个，如一个、二个、三个、直至十几个；固定在中轴上的永磁体安装板（1.6）是多个，如一个、二个、三个、直至十几个。
5.根据权利要求3所述的风力发电系统，其特征是：所述的竖式风叶片（1.13）结构为半圆柱形，通过十字形布局固定杆（1.17）固定连接于中轴（1.14）上，竖式风叶片中部设置有圆柱（1.18）,两个半圆柱形风叶片可顺着左右方向的固定杆（1.17）左右开合，在迎风口处设置有防护网（1.16）。
6.根据权利要求1或2所述的风力发电系统，其特征是：高压气体发电机（7）其结构为在方形基座（7.1）上依次设置有自动控制喷气阀（7.2），用第二固定螺钉（7.3）固定在方形基座内圆腔上的中隔板（7.10），上盖板（7.4），悬浮中轴（7.5）,用固定螺钉固定在方形基座内圆腔上的发电线圈安装板（7.7）、上面安放有发电线圈（7.6），固定在悬浮中轴上的永磁体安装板（7.9）、上面安放有扇形永磁体（7.8），固定在悬浮中轴上的惯性喷气飞轮（7.12）、内设有喷气道（7.11）、底部装有立方永磁体（7.13）,方形基座底部安置有第二圆形永磁体（7.14）。
7.根据权利要求6所述的风力发电系统，其特征是：所述的惯性喷气飞轮（7.12）结构为圆台形，内设有对称的四个喷气道（7.11）、进气口在上部、喷气口在下部、喷气道设计有拉伐尔喷管效应，底部设置有对称的安放立方永磁体的凹槽，喷气道是四个以上，如六个、八个、十个，要求是对称设置。
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