CN202294805U - 风能储存发电车 - Google Patents

Abstract

一种风能储存发电车，由风源、风力发电机叶片、风力发电机塔座、风力发电机、风电输入输出转换器、电网导线、发电车铁轨、发电车车轮、发电车、输入输出支架、电网电杆、发电车车组等构成；其发电机塔座联接风电输入输出转换器，并安装在山坡顶，在发电机塔座的上部分别装有发电机叶片和风力发电机；发电车铁轨设在30度山坡上，铁轨上设有发电车轨道齿，发电车安装在铁轨上，发电车下端设有动力传递车轮，并与发电车轨道齿相啮合；车体顶部设有电流输入输出支架，可直接与电网相通；在发电车铁轨的上下方各设有电网电杆，并通过电网导线联接电流输入输出支架、电网电杆和风电输入输出转换器；通过发电车，把不稳定的风能转化为持续稳定的电能。

Description

风能储存发电车

技术领域

本实用新型属于风能利用技术领域，特别是一种可以把不稳定风能转化为持续稳定而强大的电能，并将风能直接储存利用的风能储存发电车。

背景技术

风能，是一种清洁的能源，在全球石油危机和环境污染越来越严重的大环境下，风能的开发和利用已引起全球性的关注。风能发电已有一百五十多年的历史，科学家在分析大气环流模型后发现，大气低层的对流气团所包含的风能是非常巨大的，是人类可利用且取之不尽，用之不竭的再生能源之一，也是既环保又节省且成本较低的能源。

在开发利用风能的过程中，风能不稳定，风速时大时小，风能分布不均，受气候季节影响十分明显，风电电压、电流由于受风力不稳定诸多因素影响而使得发出的风电不能被有效的利用，尤其是风电的不稳定性，直接影响了风力所发生的大量电能不能平稳而均衡的输入电网，造成了很大的浪费，成了风电发展的技术瓶颈，特别是风电不能储存，成为影响风能开发和利用的世界性难题。

现有技术中，人们为了解决风电不稳定性，采用了多种技术方案，目前较普遍使用的存储技术有：

(一)、压缩空气储能技术：利用风能作为动力，转化成机械能，推动压缩机运转，然后把压缩后的空气储存在高压空气储气罐中，或利用地下洞穴，报废矿井，作为高压空气储存设备，没风时，利用高压空气罐中储存的空气，推动发电机叶轮发出电能。此技术虽可解决风能不能储存的问题，但存在的缺点是，实施难度大，技术要求高，利用高压罐储存气量有限，且受地形地质条件制约，发电效率很低，得不到普及与推广。

(二)、热能储存器技术：当有风时，利用风力发电机，把发出的多余电能转化成如热水或者蒸气的热能，以便提供给人们洗浴热水或暖气。该技术难度小，易于推广，但只能适用于民用生活中，不能形成规模化生产，不适合于工业生产应用。

(三)、“束风袋”储存风能发电技术：这是英国人发明设计的一种新的储存风能发电的新技术，设计生产一种巨型能收缩的空气袋，把它沉入海底，再利用海上丰富的风力资源，通过风力发电机产生的电能，推动空气压缩机，把产生的压缩空气储存在海底巨型束风袋中存储，然后利用束风袋中的高压空气，推动发电机转动，发出稳定而持续不断的电流，此技术虽可解决风能储存的难题，并能发出电能。但是只适用于海上，不能在陆地上使用，而且投资大，又处于试验阶段，技术尚不成熟。

(四)、蓄电池蓄电技术：把风能产生的电能存储起来，没风时可利用蓄电池存储的电能供给人们使用，这是目前推广和使用最广泛的成熟技术。但是目前蓄电池存储能量有限，只能供一般的照明和家电的用电量，尤其是风电储存在蓄电池后，要能正常使用，还要增加蓄电及逆变电的环节，这就增加了技术难度，如大容量蓄电池，一旦报废，会对环境带来很大的破坏。铅蓄电池造价低，但无“记忆效应”，内阻大，自放电电流较大，维护复杂，需要有良好的通风环境(以免释放的氢气积聚引发火灾)。镍镉蓄电池内阻小，可大电流充放电，能量密度较高，充放电循环次数较多；但镉的排放会对生态环境影响很大。由于发电厂、变电所使用蓄电池时往往不会完全放电，若作为直流供电系统的电源，就很容易发生因记忆效应导致蓄电池过早失效。

综上所述，在风能的开发和利用技术方面，现虽然取得了很大的进步，但还是存在风能无法储存，风电难以上网的问题，由于风电的不稳定性对电网造成的影响直接造成风电在我国的发电总量中的较低比例，目前中国风力发电装机容量仅占全国电力装机的0.11％，潜力巨大的风电资源还是无法得到有效开发和储存。

发明内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，经多年研究，设计提供一种能够把不稳定的风能转化为平稳均衡而有效且供应充足的电能，提高风能的利用效率，有助于解决风能无法储存这一难题的风能储存发电车。

为了解决上述问题，本实用新型的目的通过以下技术措施实现：

一种风能储存发电车，包括自然风源，风力发电机叶片，风力发电机塔座，风力发电机本体，风电输入输出转换器，电网导线，发电车铁轨，发电车上行方向，发电车动力传递车轮，发电车车体，电流输入输出支架，电网电杆，发电车下行方向，发电车车组，发电车内置输入输出转换器，发电车内置发电机，发电车车载电动机，发电车车载变速箱，发电车铁轨道齿，传动轮；进一步包括风力发电机塔座联接风电输入输出转换器，并一起安装固定在山坡顶，在风力发电机塔座的上部分别安装有风力发电机叶片和风力发电机本体；其特征在于：

A、发电车铁轨设置在20～30度的山坡，在发电车铁轨上安装有发电车车体，在发电车车体的下端设有发电车动力传递车轮，车体顶部设有电流输入输出支架，在发电车铁轨的上方与下方各设有电网电杆，并通过电网导线依次连通电流输入输出支架、电网电杆和风电输入输出转换器；

B、在发电车车体内设置有相联接的发电车内置输入输出转换器，发电车内置发电机和发电车车载电动机；发电车内置发电机和发电车车载电动机均联接发电车车载变速箱，在发电车内置发电机和发电车车载电动机内均设置有传动轮，其传动轮与发电车动力传递车轮为传动链接；发电车内置发电机和发电车车载电动机的输入输出端均与电流输入输出支架相联接并与电网相通。

所述发电车铁轨为钢轨结构，其铁轨上设置有发电车铁轨道齿。

所述发电车车体设置为一组或者多组的发电车车组，并通过发电车动力传递车轮与发电车铁轨上所设的发电车铁轨道齿相啮合。

所述发电车动力传递车轮为大口径钢制车轮。

本实用新型的有益效果是：

(1)、本实用新型可利用废弃的盘山公路或盘山铁路上修建大型风能储存发电场，投资小，见效快，市场潜力巨大；

(2)、本实用新型风能储存车由于采用风能发电车与风力发电机之间有电网相通的技术，适用范围广，不受风源与地形的影响，既能储存风能，又能储存煤电、火电、水电等多种能源；

(3)、本实用新型风能储存车可实现最大限度的有效储存风能，使多年来时大时小，时有时无的风能，按照新的技术设计，能够发出稳定、持续不断的强大电流，提高了风力资源的利用率；

(4)、本实用新型风能储存车解决了多年来困扰人们的风能不能储存的技术难题，可全天候持续生产平稳优质的电能，既解决了风停静止之困，又能克服风速多变之难，而且成本低，效率高；

(5)、本实用新型风能储存车将风能转化为电能的效率较高，有利于能源的节约和环境保护；

(6)、本实用新型风能储存车适合于做大、中型风力发电机组，便于推广应用。

附图说明

图1是风能储存发电车沿轨道上行时的结构示意图

图2是风能储存发电车沿轨道下行时的结构示意图

图3是风能储存发电车多车组沿轨道上行时的结构示意图

图4是风能储存发电车多车组沿轨道下行时的结构示意图

图5是风能储存发电车工作原理图

图中，1-自然风源、2-风力发电机叶片、3-风力发电机塔座、4-风力发电机本体、5-风电输入输出转换器、6-电网导线、7-发电车铁轨、8-发电车上行方向、9-发电车动力传递车轮、10-发电车车体、11-电流输入输出支架、12-电网电杆、13-发电车下行方向、14-发电车车组、15-发电车内置输入输出转换器、16-发电车内置发电机、17-发电车车载电动机、18-发电车车载变速箱、19-发电车铁轨道齿、20-传动轮；

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步阐述

参照图1、图2、图3、图4，一种风能储存发电车，主要结构由自然风源1、风力发电机叶片2、风力发电机塔座3、风力发电机本体4、风电输入输出转换器5、电网导线6、发电车铁轨7、发电车上行方向8、发电车动力传递车轮9、发电车车体10、电流输入输出支架11、电网电杆12、发电车下行方向13、发电车车组14等构成；所述风力发电机塔座3联接风电输入输出转换器5，并一起安装固定在山坡顶，在风力发电机塔座3的上部分别安装有风力发电机叶片2和风力发电机本体4。

发电车铁轨7设置在30度左右坡度比较大的山坡上，发电车铁轨7为钢轨结构，就是与现有火车铁轨基本相同的铁路轨道，其铁轨上设置有发电车铁轨道齿19，是为了保证发电车在不需要动力的情况下能够利用自身重量与惯性所产生的动能推动发电车沿着轨道下行时发电车轮不打滑。在发电车铁轨7上安装有发电车车体10，在发电车车体10的下端设有发电车动力传递车轮9，为大口径钢制车轮，它与发电车铁轨道齿19相啮合；车体顶部设有电流输入输出支架11，可直接与电网相通；在发电车铁轨7的上方与下方各设有电网电杆12，并通过电网导线6依次连通电流输入输出支架11、电网电杆12和风电输入输出转换器5(如图1、图2所示)。

当铺好铁轨道后，安装完发电车，就可架设风能发电机与风能储存发电场之间的电网，把风电直接引入到风能储存发电场，与发电车相联接，也可以与地方电网或者国家电网相连。当有风时(自然风源1)，利用风力发电设备，把不稳定的风能转化成多余的电能，通过电网，传输给风能储存发电车内的车载电动机，让不稳定的风能产生的电能，驱动电机转动，带动发电车沿着发电车铁轨，从山下向山坡顶运行，就会把巨大的风能以势能的形式储存在了发电车上。发电车在上行过程中，不会受到风速不稳或电力不稳的破坏，风电充足时，发电车自动向上运动(如图1所示)；当风电不足时，自动刹车系统就可以把发电车紧固在铁轨上，不会下滑，就可有效地解决风电不稳定给风能储存带来的麻烦。这样，有风电时，发电车向上移动，没有风电时，发电车自动停止，风能每发出1度电，就会推动发电车向上运行一定距离，发电车向上运行的距离越高，所储存的电能就会越多，发电车在风电的作用下运行到山坡顶时，就完成了一组发电车的风能储存过程。

当没有风时，人们需要电能时，启动停在山坡顶的风能储存发电车，因为每个发电车本体重量在100吨左右，停留在坡度为30度左右的铁轨上，发电车自身重量就会产生强大的沿铁轨下行的势能，只要启动发电车运行程序，风能储存发电车就会沿着坡度为30度左右的铁轨在强大势能推动下匀速向下运动(如图2所示)，发电车在重力和惯性作用下下行时车轮带动发电机变速箱的传动轮，驱动发电机高速旋转，发出强大而稳定的电流，发出的电流通过与电网相通的输入输出支架，把稳定而强大的电流输入电网，当发电车从山顶下行至地面后，就完成了风能的储存和发电过程。

为了储存更多的风能，为了发出更多的电能，发电车也可采用多组的发电车车组14运行(如图3、图4所示)。若设置一列发电车，如果有40节车体，每节车体重量为100吨，每节车体内安装5台1000千瓦的发电机组，以每小时1公里的速度运行10小时，就可以发出200万千瓦的电能；同样，当一列发电车要从地面上行至山坡顶，如果也是运行10小时，那么也就需要消耗掉200万千瓦的电量，也就是说，这样一列风能储存发电车，从地面上行到山坡顶运行一次，就可以储存200万千瓦的电量，可见储存电量巨大。多组的发电车车组同样会在车轮巨大推力的作用下高速旋转，而产生强大的电流，通过导线输入电网，由于发电车是匀速下行的，因而，发电车所发出的电能是稳定而连续的，有助于解决风能不稳定而造成风电无法上网的难题，从而完成了由风能向动能转化，再由动能向电能转化的过程，达到了利用不稳定风能的储存，来发出强大而稳定电能的目的。

另外，为了适应风电不稳及其风力发出的电力有限这一现实问题，还可以实行风能储存发电车从地面上行至山坡顶时，采用单车上行，即一节车一节车开始向山坡顶运动，可以把尽可能多的风力发出的电能全部利用；也可以避免由于风电不足而不能一次性启动发电车组整体向山顶运行的问题。当风能储存发电车需要从山顶向下运行时，为了尽可能地发出稳定而强大的电流，可先对发电车组统一编组，把几十节发电车编成一组向山下运行，这样，可发出强大的电流，保证发出的电流能够符合电网上网要求，顺利与国家电网相并。也就是说，上山时，将发电车化整为零，可在电能不足的情况下，也能推动发电车向山顶运行；下山时，变零为整，把几十节发电车编成一组向下运行，就可以发出更强大的电流，以满足工业生产与电网需要。

参照图5，图中在发电车车体10内设置有相联接的发电车内置输入输出转换器15、发电车内置发电机16和发电车车载电动机17；发电车内置发电机16和发电车车载电动机17均联接发电车车载变速箱18，在发电车内置发电机16和发电车车载电动机17内均设置有传动轮20，其传动轮20与发电车动力传递车轮9为传动链接；发电车内置发电机16和发电车车载电动机17的输入输出端均与电流输入输出支架11相联接并与电网相通。

风能发电车工作原理是：利用风力发电机，首先把不稳定的风能转化成电能，然后通过电网，传输到风能储存发电场的发电车上；当风能产生的电源输入发电车时，启动发电车车载电动机，关闭发电车内置发电机，使输入的风电只驱动车载电动机运转，推动发电车由山下向山顶运行。当发电车从山顶向山下运行时，通过发电车内置输入输出转换器，首先关闭车载电动机，防止电动机转动，然后把发电机发出的电能，再通过发电车内置输入输出转换器，自动输送到电网。当风力发出的电能被输入到发电车后，通过发电车内置输入输出转换器，首先进入车载电动机，由车载电动机带动车载变速箱经多级变速后，再驱动发电车车轮转动，发电车车轮带动车载变速箱的传动轮，驱动发电车内置发电机高速旋转，致使发电车从发电场地面，沿着30度左右的铁轨向山顶运行，在发电车运行的过程中，要消耗很多的能量，根据能量守恒定律，发电车从山下向山顶运行的过程，是动能输入，也是消耗电能的过程，在消耗电能的同时，就完成了风能的储存。

风能储存发电车风能转化储存的过程是：

(1)、风能→风力发电机→发出不稳定的风电→风电带动发电车电机→推动发电车沿着30度坡度的铁轨上行→完成风能储存。

(2)、没风时→发电车匀速下行→动能→驱动车载发电机发出稳定而连续的电能。

从而实现储存风能，并利用风能发出电能的目的。

Claims (4)

1.一种风能储存发电车，包括自然风源(1)，风力发电机叶片(2)，风力发电机塔座(3)，风力发电机本体(4)，风电输入输出转换器(5)，电网导线(6)，发电车铁轨(7)，发电车上行方向(8)，发电车动力传递车轮(9)，发电车车体(10)，电流输入输出支架(11)，电网电杆(12)，发电车下行方向(13)，发电车车组(14)，发电车内置输入输出转换器(15)，发电车内置发电机(16)，发电车车载电动机(17)，发电车车载变速箱(18)，发电车铁轨道齿(19)，传动轮(20)；进一步包括风力发电机塔座(3)联接风电输入输出转换器(5)，并一起安装固定在山坡顶，在风力发电机塔座(3)的上部分别安装有风力发电机叶片(2)和风力发电机本体(4)；其特征在于：

A、发电车铁轨(7)设置在20～30度的山坡，在发电车铁轨(7)上安装有发电车车体(10)，在发电车车体(10)的下端设有发电车动力传递车轮(9)，车体顶部设有电流输入输出支架(11)，在发电车铁轨(7)的上方与下方各设有电网电杆(12)，并通过电网导线(6)依次连通电流输入输出支架(11)、电网电杆(12)和风电输入输出转换器(5)；

B、在发电车车体(10)内设置有相联接的发电车内置输入输出转换器(15)、发电车内置发电机(16)和发电车车载电动机(17)；发电车内置发电机(16)和发电车车载电动机(17)均联接发电车车载变速箱(18)，在发电车内置发电机(16)和发电车车载电动机(17)内均设置有传动轮(20)，其传动轮与发电车动力传递车轮(9)为传动链接；发电车内置发电机(16)和发电车车载电动机(17)的输入输出端均与电流输入输出支架(11)相联接并与电网相通。

2.根据权利要求1所述的风能储存发电车，其特征在于，所述发电车铁轨(7)为钢轨结构，其铁轨上设置有发电车铁轨道齿(19)。

3.根据权利要求1所述的风能储存发电车，其特征在于，所述发电车车体(10)设置为一组或者多组的发电车车组(14)，并通过发电车动力传递车轮(9)与发电车铁轨(7)上所设的发电车铁轨道齿(19)相啮合。

4.根据权利要求1所述的风能储存发电车，其特征在于，所述发电车动力传递车轮(9)为大口径钢制车轮。

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