CN1392341A

CN1392341A - 风能储存动力发电方法和设备

Info

Publication number: CN1392341A
Application number: CN01115973A
Authority: CN
Inventors: 于静前; 陈明; 陈洪斌; 袁欣; 马力军
Original assignee: OUTEKESI SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd BEIJING
Current assignee: OUTEKESI SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd BEIJING
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2003-01-22

Abstract

一种风能储存动力发电方法和设备，包括：将自然风力通过风能动力装置转化为机械能；机械能产生压缩空气储存于储能装置中；压缩空气带动发电机发电；特征：该空压机组中有多台不同功率的空压机；根据风速的大小由控制不同数量和规格的空压机工作，并向储能装置提供高压压缩空气；通过对工作气缸气压的检测控制储能装置，保持输出恒定气压。优点是：极大拓宽了可利用的风速的范围，简化了系统结构。

Description

风能储存动力发电方法和设备

本发明涉及一种发电方法和设备，特别是一种风能储存动力发电方法和设备。

风能是世界上最廉价、最清洁的一种能源。现有的使用最广泛的利用风能的设备是三叶轮风力发电机，它采用三叶轮传动机构，自然风作用在叶片上，使传动机构产生转矩，带动发电机发电，这实际上是风能---机械能---电能的转换方式。但从现有的三种主要的风力发电机的各项主要性能指标中可以看出，启动风速V_q较大，最低为3m/s，即V_q≤3m/s时发电功率W为零。另外现有的三叶轮风力发电机产生最大发电功率时的风速V_m均过大，均超过13m/s，而根据哈尔滨、沈阳、龙口、锡兰浩特等几个城市五年的逐日风速记录，没有一天达到该风速值。另外，当风速超过V_m时，发电机的功率并没有增加，而风速达到临界风速V_L时必须将叶轮转轴与发电机转子断开，以保护发电机不受损坏。这充分说明，当风速超过V_m之后产生了“风屏效应”。使得丰富的风力资源得不到利用。另外在通常的三叶轮发电机中，都将叶轮的叶片端部设计成尖角形，其目的是在叶片转动时产生类似“劈”的作用，尽可能减少旋转阻力。但是叶轮的叶片远离转动轴的迎风面积则减少了，这对于要求产生大的力矩是极为不利的。例如德国与我国河南省一个单位研制成的峰值500KW(即风速为最大风速V_m时的发电功率)安设在锡兰浩特的三叶轮风力发电机，为了取得大转矩，其叶轮直径竟达49m，叶轮端部仍为尖角形，最宽处仍在中间部位。现有的三叶轮传动机构之所以产生“风屏效应”以及采取“牺牲转矩”的措施将叶片端部设计成尖角形，是为了换取叶轮良好的旋转效果。这种以失换得的做法并不能获得大转矩的极高的传动效率。另外，现行的三叶轮传动机构，不论它的“风屏效应”或是叶片端部设计成尖角形状，都与空气动力学紧密相关。这使得其动态过程的形态十分复杂，甚至无法借助理论分析准确描述其动态过程的形态。

在日本任松海滨公园的三叶轮风力发电机的装机容量为100kw，在无风时发电功率为零，风速大则发电功率大，最大风速15m/s时发电功率达最大值100kw。发电功率最高的12月份为20913kw·h相当于28kw的发电机满负荷运行31天的发电量；发电量最少的8月份，发电量为2761kw·h只相当于3.7kw的发电机满负荷运行31天的发电量。所述日本的风力发电机，其年发电量为109183kw·h相当于12.5kw的发电机满负荷运行一年的发电量，这表明发电量装机容量的年平均利用率仅为12.5％，这实在是太低了。而且这样一台三叶轮风力发电机的造价平均最低1.5亿日元，因此浪费是巨大的。

在公开号为CN1171490.A的发明申请中公开了一种风力储能发电机，其目的是在任何风力情况下都能充分利用风能进行发电，其中风轮和发电机不是直接连接，是在风轮和发电机之间加一储能环节。其设计思想优于前述的三叶轮风力发电机，但其储能环节是由风轮经齿轮直接带动一台空压机向储气缸输送压缩空气。不论储能气轮机或发电气轮机工作压强是否相同，但在其工作时都产生容积损失，由于空压机的额定排气压强和排气气量的设定值取决于空压机的轴转矩和转速，这样就很难保证保持对储气缸提供储气压强和补充容积损失，也就是说，在容积损失的过程中不能保证工作气缸中的工作压强始终为恒定。

在公开号为CN1061262.A的发明专利中公开了另一种竖式风桨筒利用自然风力储存压缩空气发电的方法和设备。其优点是无风向问题，但体积过于庞大，而且风速是与诸多因素有关的无规律的随机变量，如今还找不到具备能随风速大小改变自身参数的竖式风桨筒。另外，空压机的轴功率和转速根据某一风速一经确定，就无法与变化了的风速相匹配。例如根据某一风速下确定了竖式风桨筒的尺寸和空压机的轴功率及转速，则在低于这一风速的风速下空压机就不能工作，高于这一风速许多时，空压机就很难安全运转。所以上述技术只能覆盖很小的风速域。此外，一个工作良好的风力发电机系统除去发电机维修以外，应当不停止地正常运行，这就要求保证带动发电机运转的气轮机始终在恒定压强下工作，而在上述申请中气轮机的容积损失实际上是由储气缸来补充的，这势必要在储气缸和气轮机之间设置一个“具有减压功能的、又有极高随机响应的、确保能满足气轮机的容积损失的高精度的电液伺服阀”和与之不可少的“电液伺服随动控制系统”。但目前还没有大流量的特别是控制气体流量的还具备减压功能的伺服阀，“电液伺服随动控制系统”的造价又极其昂贵。因此很难确保发电机不间断地正常运行。

因此，本发明的主要目的是提供一种改变现行风力发电系统中发电功率与自然风速之间的关系，极大限度地扩大风速域的风能储存动力发电方法和设备。

本发明的第二个目的是提供一种将微风产生的风压以“零存整取”的方式将风能储存起来，实现风能---电能转换的风能储存动力发电方法和设备。

本发明的第三个目的是以风力发电系统安设地区的最小风速推动设备运行的风能储存动力发电方法和设备。

本发明的目的是通过以下方法和装置实现的。

一种风能储存动力发电方法，包括以下步骤：1、将自然风力通过风能动力装置转化为机械能；2、机械能驱动空气压缩机组产生压缩空气并将其储存于储能装置中；3、储能装置中压缩空气带动气马达发电机发电；其特征在于：

该空压机组中包括有多台不同功率的空压机，空压机组中各台空压机的功率是根据风力发电地区多年记录的风速谱及与风速有关的一系列统计数据设定的设计风速确定的，即小于此设计风速空压机不工作，并确定小于此风速的平均连续时间和最长连续时间；

根据风速的大小由反馈控制元件控制不同数量和规格的空压机工作，并向储能装置提供高压压缩空气；

通过对工作气缸气压的检测反馈控制储能装置，保持输出恒定气压。

本发明还提供了一种用于上述风能储存动力发电方法的设备，包括：风能动力装置、风能储存装置和气马达发电机组，其特征在于：

该风能动力装置是具备自动跟踪功能的风能动力装置，是在直立于地面的主转动轴上固定有横杆，在横杆上装有迎风张开背风闭合的风叶，该主传动轴轴设于固定于地面的下支架上，于下支架的下面设有传动装置，该传动装置的输出轴接风能储存装置；该风能动力装置上还设有风压传感器；

该风能储存装置是由多台空压机、多个储能气缸及工作气缸组成，该多台空压机分别通过电磁离合器与上述传动装置的输出轴连接，该电磁离合器受控于风压传感器；每台空压机的输出气管分别通过电磁气阀接多个储能气缸，多个储能气缸的输出气管分别通过电磁气阀接工作气缸；工作气缸的输出气管接气马达发电机组；工作气缸上设有压力检测传感器，该压力检测传感器控制多个储能气缸的输出气管上的电磁气阀。

除上述必要技术特征外，在具体实施过程中，还可补充如下技术内容：

该传动装置是由伞齿轮油箱、主动皮带轮、多皮带轮轮轴和多个皮带轮离合器组成；其中：该伞齿轮油箱设于支架下面，于伞齿轮油箱内，上述主转动轴上固接一大伞齿轮，有多个小伞齿轮与该大伞齿轮啮合，于油箱外，各小伞齿轮的输出轴上设有皮带轮，该皮带轮通过皮带传动多皮带轮轮轴，该多皮带轮轮轴上设有多个皮带轮，该多个皮带轮分别通过皮带传动各对应的皮带轮离合器，该每一个皮带轮离合器是于二轴承座间轴设一离合器轴，该离合器轴上设有电磁离合器和另一皮带轮，该另一皮带轮通过皮带分别接对应的空压机。

在工作气缸和储能气缸之间还设有减压储能气缸。

该风能动力装置的直立于地面的主转动轴的顶部通过组合轴承安装有一上支架，该上支架以多根地拉钢绳与地面拉固；主转动轴的下部通过组合轴承安装在下支架内，下支架是由型钢和钢筋混凝土构成。

上述多个呈水平状态的横杆是通过套管固定在主转动轴上。

该迎风张开背风闭合的风叶是于各横杆上固定有叶面轴，各叶面轴上通过轴套活动连接有二风叶，二风叶处于横杆一侧；在叶面轴上固定有与叶面轴垂直并呈水平状态的水平杆，在水平杆与叶面之间，活动连接有支撑杆，支撑杆的一端通过轴套滑设于水平杆上，水平杆或叶面上设有限制支撑杆移动端的移动范围的限制柱。

传动装置中所用皮带为联体V带，所用皮带轮为V型皮带轮。

储气缸是由多根无缝钢管制成。

本发明所提供的风能动力装置是具备自动跟踪功能的风能动力装置，是在水平横杆上连有可张合的风叶，风叶的所有叶面处于横杆一侧，叶面张角为180°时为一竖立直面；迎、背风时，叶面呈现张开、闭合两种状态。水平杆或叶面上设有限制柱，可限制支撑杆移动端的移动范围，可将叶面的张角范围控制在适当范围内。当叶面迎风时，风力使叶面张开，形成较大的受力面，从而产生较大的动力及动力矩；叶面背风时，风力使叶面闭合，形成较小的受力面从而产生较小的阻力及阻力矩；在动力矩及阻力矩之差的作用下，风叶被吹动并带动主转动轴旋转，由主转动轴下端的大伞齿轮带动小伞齿轮为输出端，获得要求的转速和转矩。本装置的风叶当叶面迎背风时，呈开合两种状态，因而动力受力面积远大于阻力受力面积，加之风叶转动方向与风向基本平行，因而风能利用率较高，所产生的输出转矩大；另外还可在转动轴上采用塔式结构设计多组风叶；其最大优点在于，风叶受力可随时自行与风向保持一致，无须增加风向调节设备，或采取外部方法调节。

本发明由相同排气压强和转速、不同排气量的空气压缩机群根据优化排列组合形成若干空压机群和由储能气缸、减压储能气缸、工作气缸形成储能环节；由所述具备自动跟踪功能的风能储存动力设备的输出转矩(该转矩随风压的大小而不同)，带动不同的空压机组，向储能气缸和备用储能气缸输送高压强(PS1＝19.6MPa)的压缩空气，不同空压机组即不同负载以不同风压下的负载控制风能储存动力设备，使输出转速基本恒定。这就是“牺牲转矩换转速”并使其输出转速和转矩满足空压机组的要求，一般情况下，风能储存动力装置的旋转部分的转速可以很低，可以达到小于30r/min的转速。不同的空压机组向储能气缸和备用储能气缸输送高压压缩空气。根据风力发电系统的安设地区的风速谱获得最佳启动风速(微风)，根据小于该风速的平均连续时间的气马达发电机组的容积损失确定储能气缸的容积。备用储能气缸的容积需根据小于启动风速的最长连续时间的气马达发电机组的容积损失来确定。正常供气情况下备用储能气缸与储能气缸之间的电磁气阀为关闭状态，只由储能气缸向工作气缸提供压缩气体，并始终保持向工作气缸提供恒压。当储能气缸中的压强P_S1与工作气缸的压强P₁相等时，备用储能气缸与储能气缸之间的电磁气阀开启，此时储能气缸和备用储能气缸同时提供压缩气体，与此同时由于空压机组与储能气缸间的电磁气阀为开启状态，因此空压机组也向两个储能气缸供气；当备用储能气缸中的压强升至储能压强P_S1时备用储能气缸与储能气缸之间的电磁气阀关闭，备用储能气缸中的压缩空气以备气马达发电机组的容积损失在小于启动风速最长连续时间时使用；当储能气缸中的压强无变化时，并且气马达电机组不工作的情况下空压机组与储能气缸间的电磁气阀关闭，空压机停机；只要储能气缸中的压强P_S1降低时，空压机组与储能气缸间的电磁气阀开启，空压机启动，向储能气缸提供压缩空气；

本发明的气马达发电机组；气马达的额定压强PL由工作气缸提供，气马达在此压强下产生一定功率和转速，带动变速恒频发电机，根据工业和民用的供电需求，确定本风力发电系统的装机容量，由该装机容量反推系统中各个环节的结构设计参数。

本发明的优点在于：

1、该风能动力装置是具备自动跟踪功能的风能动力装置，当叶面迎风时，风力使叶面张开，形成较大的受力面，从产生较大的动力及动力矩；叶面背风时，风力使叶面闭合，形成较小的受力面从而产生较小的阻力及阻力矩；加之风叶转动方向与风向基本平行，因而风能利用率较高，所产生的输出转矩大；另外还可在转动轴上采用塔式结构设计多组风叶；因而风叶受力可随时自行与风向保持一致，无须增加风向调节设备，或采取外部方法调节。

2、由相同排气压强和转速、不同排气量的空气压缩机群根据优化排列组合形成若干空压机群和由储能气缸、减压储能气缸、工作气缸形成储能环节；使输出转速基本恒定。并始终保持向工作气缸提供恒压。

3、本发明的风能储存动力装置利用了自然界清洁的风能，大大地节省了能源，而且可以将多余的能源储存起来。由于其启动风速较低，所以极大拓宽了可利用的风速的范围。大部分已知的风力装置是设计用水泵送水或产生电力，本发明则是压缩空气。空气可无限期贮存于任何需要的地方而不会丧失能量，而电力则会逐渐漏失电能导致效率的损失，水则需泵引到高处以转换成电能。尤有甚者，空气可以以任何机械速度予以压缩，因此风力的大小及风车的转速不影响本发明的动作，而电力的产生需特定的频率，因此使用本发明的风能以转换及贮存压缩空气可大为简化系统结构及动作。本发明的副产品之一是压缩空气过程中产生热量，而此热量可经由热交换器予以撷取应用，经冷却的压缩空气可含有更高的单位容积能量，而产生的热量可用来做其他用途如以加热水，暖房或成为第二种能源。

下面结合附图所示的实施例详细描述本发明：

附图说明：

图1是风能储存动力发电系统运行框图的示意图；

图2是风能储存动力装置的结构示意图；

图3是本发明的第一种风叶结构示意图；

图4是本发明第二种风叶结构示意图；

图5是风叶叶面的几种可能截面图；

图6是本发明的输出V带轮空压机组传动机构示意图；

图7是负载反控风能动力装置的输出转矩的示意框图；

图8是现有的风力发电机发电功率与风速关系的曲线图；

图9是本发明的风力发电系统中发电功率与风速关系的曲线图。

参阅图1是本发明风能储存动力发电系统技术运行框图的示意图，示出了本发明风能储存动力发电系统的整体构思。自然气流带动风能动力装置转动，风能转变为机械能；风能动力装置转动带动空压机组将风能转变为压缩空气的位能，并储存于储能装置中；储能装置的输出，接气马达发电机组，将压缩空气的位能转变为电能供社会电网使用。

在本发明的具体实施例中：该空压机组中包括有多台不同功率的空压机，空压机组中各台空压机的功率是根据风力发电地区多年记录的风速谱及与风速有关的一系列统计数据设定的设计风速确定的，即小于此设计风速空压机不工作，并确定小于此风速的平均连续时间和最长连续时间；

风能动力装置转动带动空压机组37将风能转变为压缩空气的位能并通过控制阀门b(在本实施例中是电磁气阀)储存于储能装置中，该储能装置包括储能气缸120、备用储能气缸121、减压储能气缸122及工作气缸123，储能气缸120和备用储能气缸121之间通过电磁气阀a相连通，储能气缸120和减压储能气缸122之间通过电磁气阀c相连通，减压储能气缸122和工作气缸123之间通过电磁气阀d相连通。储能装置的输出，即工作气缸接气马达发电机组，将压缩空气的位能转变为电能送社会电网供应用。

本发明还提供了一种实现该风能储存动力发电方法的设备，包括：风能动力装置、风能储存装置和气马达发电机组，

该风能动力装置是具备自动跟踪功能的风能动力装置，如图2、3、4所示，是在直立于地面的主转动轴1上固定有多个呈水平状态的横杆7，在横杆7上装有迎风张开背风闭合的风叶8，该主传动轴1轴设于固定于地面的下支架5上，于下支架5的下面设有传动装置，该传动装置的输出轴接风能储存装置；该风能动力装置上还设有风压传感器(图中未示)。

在图2实施例中，该风能动力装置的主转动轴1，其上部及下部为实心，中间部位为圆管，可以减少重量，增大刚度；主转动轴1的顶部通过组合滚动轴承3安装有上支架9，该组合滚动轴承3是由径向轴承和止推轴承组合而成，两种轴承均采用滚子轴承，与主转动轴的上部配合。主转动轴1的下部通过组合滚动轴承4安装在下支架5内，该组合滚动轴承4是由径向和止推两种轴承组合而成，该组合轴承采用重型滚子轴承。下支架是由型钢和钢筋混凝土构成，它承受整个风力动能装置的重量，结构应能抵抗大风。地拉钢绳2以三角状从上支架9拉向地面固定。在主转动轴1上，固定有套管6，套管6上有横杆7，在横杆7的外端连有风叶8。

如图3所示，风叶8是由两片叶面8-1构成，该两叶面8-1的一边通过轴套与同一叶面轴8-2活动连接，使叶面8-1可绕叶面轴8-2转动。叶面轴8-2与横杆7固定连接。叶面轴8-2固定后，叶面8-1处于横杆7的一侧，且叶面8-1张角为180°时为一竖直面。叶面轴8-2上固定有与之垂直并呈水平状态的水平杆8-3，在水平杆8-3与叶面8-1之间连有支撑杆8-4。支撑杆8-4的一端与叶面8-1通过轴活动连接，另一端与滑套8-5(两端各加一个硬橡胶圈，图中未画)，通过轴活动连接，滑套8-5套在水平杆8-3上，并可在水平杆8-3上滑动，在水平杆8-3上，内外各设一个限制柱8-6(可外包一硬橡胶套，图中未画)，以限制滑套8-5的滑动范围，进而将叶面8-1的张角范围控制在30°----170°之间。

如图4所示，也可设计成另一种形式，叶面8-1上设有一个凹槽8-7，在水平杆8-3与凹槽8-7之间设有支撑杆8-4，支撑杆8-4的一端与水平杆8-3外端点通过轴活动连接，支撑杆8-4的另一端设有滚轮8-8，滚轮8-8置于凹槽8-7内，并可沿凹槽8-7滚动而不脱出，凹槽8-7的两端各有一限制柱8-6，限制滚动轮8-8的滚动范围，进而将叶面8-1的张角控制在适应范围内。

如图5所示，风叶的叶面，其形状可以是平面或曲面的一种；叶面的构成可以是单面、双面、多面或伞状整体面，其目的是使其捕集空气而非使空气自由通过，具体形状和结构可通过风洞实验确定。叶面的材质可选用金属、木等材等，在适合的情况下，也可以选用帆布、油布等软材料。

参阅图6及图2，在图6、2中示出了将能量传至空压机组的传动装置，该传动装置是由伞齿轮油箱、主动皮带轮14、多皮带轮轮轴103和多个皮带轮离合器组成；其中：该伞齿轮油箱10设于支架5的下面，于伞齿轮油箱10内，上述主转动轴1上固接一大伞齿轮11，有多个小伞齿轮12与该大伞齿轮11啮合，大伞齿轮11与多个小伞齿轮12的轴线间夹角为90°，大伞齿轮的节径大于小伞齿轮的节径，因此是增速，也是风力动能装置的第一次增速。小伞齿轮12由键与输出轴13结合。输出轴13的另一端为皮带轮14，皮带轮14为多槽轮，采用联体皮带，皮带轮数量与小伞齿轮数量相同，与输出轴采用键和止松螺母紧固，皮带轮的转速和转矩是风力储能动力装置的终端输出。

油箱10外的各小伞齿轮12的输出轴上的皮带轮14通过皮带传动多皮带轮轮轴103，该多皮带轮轮轴103上设有多个皮带轮102，该多个皮带轮102分别通过皮带传动各对应的皮带轮离合器，该每一个皮带轮离合器是于二轴承座间轴设一离合器轴108，该离合器轴108上设有电磁离合器107和另一皮带轮106，该另一皮带轮106通过皮带分别接对应的空压机K₁、K₂、K₃、K₄的皮带轮A、B、C、D。在图示实施例中，皮带轮14，为多槽轮，采用联体皮带，皮带轮数量与小伞齿轮数量相同，与输出轴采用键和止松螺母紧固，皮带轮的转速和转矩是风力储能动力装置的终端输出。皮带轮14与比其节径小的多皮带轮轮轴103上的皮带轮101成对传动，传动机构为第二次增速传动；皮带轮101与多个皮带轮102同轴于多皮带轮轮轴103，皮带轮101和皮带轮102均设置在两个轴承座104中间，每个轴承座中均为一对圆锥滚子轴承，轴承座104的数量等于皮带轮102的数量加2，多皮带轮轮轴103上所有皮带轮102均与多个皮带轮离合器轴108上的所有皮带轮105分别成对传动；多皮带轮轮轴103上的皮带轮102及皮带轮离合器轴108上的皮带轮105分别与相应的轴均为轴键固联；皮带轮102与皮带轮105成对传动为传动机构的第三次增速传动；皮带轮离合器轴109上由键固联的皮带轮106与其轴同心的皮带轮105之间设置有电磁离合器107，继电器开关和线圈固定一处，不随轴转动，由设置在风能动力装置的非转动部位的风压计形成回路，以风压的大小由反馈电讯号启动一个或一些电磁离合器107合或离，亦即离合器107的离或合表明哪一个或哪一些皮带轮106带动皮带轮A、或B、或C、或D或它们的不同组合，就是说，储压工作由空压机K1、或K2、或K3、或K4或它们的不同组合来完成；皮带轮离合器轴108的右端和皮带轮离合器轴109的左端设置有轴承座110，轴承座110中有两个圆锥滚子轴承，以保证传动质量；空压机上的皮带轮A、皮带轮B、皮带轮C、皮带轮D等均与皮带轮离合器轴线上同轴的多个同轴的皮带轮106成对传动，各空压机上的皮带轮的节径小于皮带轮106的节径，故为第四次增速；传动机构中的所有皮带轮均为多槽，根据常规方法确定皮带的根数和型号，皮带最好采用联体带，以适应传动机构长时间连续工作产生的疲劳。

在图1中还示出了将产生的能量储存起来的风能储存装置，该风能储存装置是由多台空压机、多个储能气缸及工作气缸组成。其中包括：储能气缸120、备用储能气缸121、减压储能气缸122及工作气缸123，每台空压机的输出气管分别通过电磁气阀b接储能气缸120、备用储能气缸121，由空压机组14向储能气缸120及备用储能气缸121供给高压压缩空气，储能气缸120和备用储能气缸121之间接有电磁气阀a，该压缩空气经一次或多次减压通过电磁气阀c输入减压储能气缸122，再经一次减压并通过电磁气阀d接输入工作气缸123，工作气缸123的输出气管接气马达发电机组；该工作气缸123的压缩空气达到要求的工作压强PL，即带动气马达发电机组工作。工作气缸上还设有压力检测传感器，该压力检测传感器检测工作气缸压力以控制各气缸的输出气管上的电磁气阀。

本风力发电系统之所以采用如图2的风能储存动力装置的机构和图6的传动机构，是针对公开号为CN1171490A和公开号为CN1061262A的两项申请所指出的“不论三叶轮或竖式风桨筒以及任何其它形式的风轮，只带动一台空压机”。由于不同型号的空压机一经确定，它们所具有的轴转矩和转速就已经设定，这种状态根本不能适应极大的风速这一无规律的随机变量。本发明的风能动力设备及后面的传动机构基本上可以全部覆盖大于启动风速(使风能动力设备的旋转部分在最小负载情况下能转动的风速，如设计得当，这一启动风速值可能小于1.5m/s，仅为一级风力等级的上限值)这一无规律的随机变量值。这一运行技术的特点充分表明了本发明推出的风能发电系统的独特的设计原则，即通过空压机组的功率大小来约束风能动力装置的旋转部分的转速基本上为恒定值。而前面所述的目前世界上常见的叶轮式风力发电机的叶轮在气流作用下是被动旋转，其负载固定(一台风力发电机)，因此必然出现图8所示的很不理想的特性。用负载(工作状态的空压机的功率的大小)来约束风能动力装置旋转部分的转速基本恒定，这一技术特征覆盖了极宽的风速域从而最大限度的将风能以高压压缩空气的形式储存起来，致使气马达(或气轮机)发电机组不间断地正常运转。采用负载(工作状态的空压机组所需转矩和转速)反控风能储存动力装置的输出转矩的情况由图7表示。

当工作气缸124产生容积损失Vz时，减压储能气缸122中的压强由PS2降至P1，其容积为VS2。上述过程的同时，即当工作气缸124的容积损失达到Vz时，储能气缸120中的压强由PS1降至P1。由于自然风速是一无规律的随机变量，因此风能动力装置提供的机械能也是随机变量。由于这一特点，根据自然风速谱确定的设计风速和小于该风速的平均连续时间内风能动力装置不工作，但在这段时间内，要保证执行机构的正常运行，就是说在这段时间内，由执行机构连续工作时形成的容积损失Vz需由减压储能气缸122和储能气缸120共同来补充。当出现小于设计风速最长连续时间时，减压储能气缸122和储能气缸120中的压强分别由原来的PS2和PS1降至工作气缸124的工作压强P1。因为执行机构需要不停的工作，当减压储能气缸122和储能气缸120的压强均为P1的瞬时，打开可控电磁电磁气阀a，由备用储能气缸121向储能气缸120提供压缩空气，备用储能气缸121中的压强低于PS1时，可控电磁电磁气阀b开启，空压机向罐中输入压缩空气，至罐中压强恢复至Ps1时，可控电磁电磁气阀b关闭。

减压储能气缸122和工作气缸123与储能气缸和备用储能气缸一样也采用无缝钢管式。此设计比之通常采用的球形罐将大大降低造价。另外本储存系统的各种储能罐和工作气缸均不是一体的，故极便于维修。

通过本发明的方法和装置，基本上可以覆盖几乎所有的风力等级，而且可以连续而洁净地提供稳定的电能。

Claims

1、一种风能储存动力发电方法，包括以下步骤：A、将自然风力通过风能动力装置转化为机械能；B、机械能驱动空气压缩机组产生压缩空气并将其储存于储能装置中；C、储能装置中压缩空气带动气马达发电机发电；其特征在于：

2、一种用于上述风能储存动力发电方法的设备，包括：风能动力装置、风能储存装置和气马达发电机组，其特征在于：

3、根据权利要求2所说的风能储存动力发电设备，其特征在于：该传动装置是由伞齿轮油箱、主动皮带轮、多皮带轮轮轴和多个皮带轮离合器组成；其中：该伞齿轮油箱设于支架下面，于伞齿轮油箱内，上述主转动轴上固接一大伞齿轮，有多个小伞齿轮与该大伞齿轮啮合，于油箱外，各小伞齿轮的输出轴上设有皮带轮，该皮带轮通过皮带传动多皮带轮轮轴，该多皮带轮轮轴上设有多个皮带轮，该多个皮带轮分别通过皮带传动各对应的皮带轮离合器，该每一个皮带轮离合器是于二轴承座间轴设一离合器轴，该离合器轴上设有电磁离合器和另一皮带轮，该另一皮带轮通过皮带分别接对应的空压机。

4、根据权利要求2所说的风能储存动力发电设备，其特征在于：在工作气缸和储能气缸之间还设有减压储能气缸。

5、根据权利要求2所说的风能储存动力发电设备，其特征在于：该风能动力装置的直立于地面的主转动轴的顶部通过组合轴承安装有一上支架，该上支架以多根地拉钢绳与地面拉固；主转动轴的下部通过组合轴承安装在下支架内，下支架是由型钢和钢筋混凝土构成。

6、根据权利要求2所说的风能储存动力发电设备，其特征在于：上述多个呈水平状态的横杆是通过套管固定在主转动轴上。

7、根据权利要求2所说的风能储存动力发电设备，其特征在于：传动装置中所用皮带为联体V带，所用皮带轮为V型皮带轮。

8、根据权利要求2所说的风能储存动力发电设备，其特征在于：储气缸是由多根无缝钢管制成。