CN202325862U - 一种风力发电储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种风力发电储能装置，该种风力发电储能装置经计算机控制的无级变速机根据风力大小推动一组或多组螺杆压缩机，从而利用风能将空气压缩并通过管道集存于若干个高压容器内，气体从高压容器中释放，通过气轮机推动发电机发电。本实用新型具有风能完全被利用，不需要安装变频器，节省电能，被动发电变主动存储发电，发电品质好的优点。

Description

一种风力发电储能装置

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电装置，特别是一种具有太阳能发电装置的风力发电储能装置。 

背景技术

能源的取得是全世界最急迫问题，人类最期望的核能，近年接连发生事故，以目前科技，人类已知，核能是无法百分百安全的控制之缺点，只要有一点差错是毁灭性的灾祸，目前还存在不为人知的后果危害性。 

人类已发现传统能源取得越来越困难，而且对地球大气影响巨大，唯一最安全最廉价的能源，太阳能，风力，这两种能源，取之不完用之不尽的先天优越性，已是众所周知，但是这两种自然能源也是人类至今无法克服的重大缺点，全世界先进国家投入巨资研究克服其缺点，以达到最大经济效益，供给人类最后一块能源。目前的风力发电机只能运用1/3的有效风力，其余2/3的风力任其浪费，其原因是风力大小无法控制，能做到只能被动式控制其风力，所以风力发电机，只能在风力等级去头去尾只取中间风力来作功发电，因此一年到头只能使用1/3左右的风能，其余任其浪费，其原因，风力太小，推不动发电机，就是能动也达不到工频的周率，因转速太低，风力超大转速太快超出工频，虽然发电机前端设有变速机来作调速，但是超出所定风力，却无法使用，要利用变距桨将能量减到最小范围以免损及机组。其不足之处在于：风能不能完全被利用，风力发电的品质很差。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种经计算机控制的无级变速机依风力大小推动一组或多组螺杆压缩机，从而将风能转变成压缩气体，通过管道集存于若干个高压容器内，释放高压气体通过汽轮机推动发电机组发电的风力发电储能装置。 

本实用新型的技术解决方案是：一种风力发电储能装置，包括塔台，用于架设塔台的圆形空心柱，所述塔台的机壳外设有一具圆形空气过滤器，塔台尾端设有一组风力、风向、大气温度、湿度、太阳光线追踪器的传感器组件，在机壳前端设有一部经伺服电机控制的变距浆，贯穿壳体腔内的传动轴连接一部伺服电机所控的无级变速机，无级变速机联动一部或多部机组构成的螺杆压缩机。 

所述螺杆压缩机的气体输出管道连接到滤水器，滤水器储水桶内设有隔板，分隔三分之一设隔板处装设逆渗透膜，滤水器储水桶中的三分之一容纳所滤纯水部分与螺杆压缩机散热水管连通，滤水器储水桶中其余的三分之二部分通过管道连接地下储水池，经过滤后的气体通过管道注入缓压罐连接发电机组。 

所述太阳能电池板由上下转动板和左右转动板组成，上下转动板中间设一转动机构，左右转动板在板前后设转动机构，所述太阳能电池板的转动角度由日照角度传感器驱动伺服，在太阳能电池板每一单片旁设自动清洁喷水系统，所述太阳能电池板产生的直流电的一部分输出至自动控制，另一部分供给补压空气压缩机坐储气补压。 

作为优选：所述变距桨组件由前端的轮壳、轮壳定位的变距桨、轮壳中设有的调节变距桨的伺服马达和传动组轮、用于调节变距桨对准风向并由计算机控制的偏航伺服机构、后端的无级变速机组成。 

作为优选：所述螺杆压缩机由与无级变速机依次相连的轴连接器、齿轮箱、螺杆、密封汽缸、密封汽缸上的散热片、散热水管及密封汽缸向外伸出的散热水管进水管、散热水管出水管、出气管组成；所述散热水管的进水管与水泵相连，散热水管的出水管与空气滤水器的循环回流水管道相连。 

作为优选：所述传感器组件包括风力传感器、风向传感器、日照角度传感器，风力传感器与变距桨组件轮壳内的伺服马达相连，风向传感器与偏航伺服机构相连，日照角度传感器与太阳能发电装置相连。 

作为优选：所述述空气过滤器由外壳、外壳内安装的多层不锈钢网、多层不锈钢网与外壳组成的空气过滤室、以及一端位于空气过滤室内而另一端与螺杆压缩机相连的进气管组成。 

作为优选：所述高压容器总成由与空气滤水器连接的主管道、与太阳能发电装置空气压缩机相连的预备管道、与主管道、预备管道连接的若干高压容器，每个容器进气端设有的三叉管道自动控制开关和自动控制阀组成。 

作为优选：所述自动控制阀由对置连接的阀底座、阀门、阀底座与阀门成型的腔体、套装在腔体内的活动阀门组成；所述阀门由阀门本体、阀门本体底部一体成型的变速齿轮箱、变速齿轮箱底部向外凸设用于与阀底座安装且带有若干螺孔的凸缘以及阀门本体、变速齿轮箱圆心部位整体贯通的穿孔组成；所述阀底座由顶部与底部分别向外凸设用于与阀门和高压容器安装且带有若干螺孔的凸缘、筒壁径向对置开设穿过圆心部位的一对高压管道接口、与该对高压管道垂直的筒壁上方开设的出气口组成；所述活动阀门顶部圆心部位凸设用于穿设阀门穿孔的旋转推进螺杆，所述活动阀门外壁设有气道，所述气道由活动阀门中端径向开设上下相邻两开口旋转一周贯通的横开槽并垂直连接横开槽开口向下贯穿活动阀门的纵开槽组成；当活动阀门按顺时针旋转时会堵住阀底座的其中一个高压管道接口，当活动阀门按逆时针旋转时会堵住阀底座的另一个高压管道接口，依此方式做两条高压管道接口的切换。 

作为优选：所述空气滤水器由上盖和滤水容器组成，所述上盖安装有与螺杆压缩机出气管相连的进气接头，所述滤水容器的上端径向安装第一隔板，第一隔板中间设有一滤水口，第一隔板一侧部位的滤水容器壁自外向内穿设有气体输出管接头，第一隔板下端轴向设有第二隔板，第二隔板上端装有逆渗透水膜，逆渗透水膜一侧部位的滤水容器上安装有连接螺杆压缩机的循环回流水管，逆渗透水膜下方的滤水容器上安装有连接水泵的水泵管，连接储水池的储水池管。 

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点： 

本新型专利是利用风叶带动一具或多具螺杆式压缩机，将空气压缩在大型特制的高压空气瓶内储存，当风力停止或转弱时经自动控制放出气压推动发电机，由此可以保证发电机风强风弱多能依照发电定额平稳发电，最重要一点是能将风力从最小到最大都能妥善运用，不浪费一点风能比一般风力发电机多出3/2的发电量。 

本专利案，又装设—套利用太阳能光伏电池，作辅助电源，除了供应自动控制电源外，还作气瓶补压工作，一般气瓶使用3/2后其压力也会降至无法使用之情况，利用太阳能电源推动空压机将使用过的气瓶再补足压力再使用之功能之外，另有一个功能是目前太阳能发电所遇到的直流转换交流及电力储存问题。当太阳光线达到发电尖峰时通过逆变器转变交流输出，当天空勿然来—片黑云太阳光转弱时发电量立即下降，因此工作会常起伏不定，为了要留住强烈太阳能，利用蓄电池充电，其有效蓄电只达到65%左右，要从蓄电池提起电力时，还需要通过逆变器，变为交流—来—往，损耗电力15%以上，如从太阳能量计算，总损耗在35%以上，如果使用本发明，可以提升总能量40%以上，上述可见本案种种优点： 

1、风能完全被利用；

2、不需要安装变频器，节省电能；

3、被动发电变主动存储发电，发电品质好；

4、能跟踪太阳焦点；

5、能定期自动清洗，现有的太阳阵列发电板，如污染，人员是无法在板面行走作清洗工作的；

6、螺杆压缩机内部散热水管因水质不良，运作短时间就会积垢，导致水流不通，失去散热作用。本新型使用逆渗透水质是纯水，纯水是永远不积垢之先进创举；

7、本新型可应用设计为非常庞大的风力发电厂，其太阳能板设在高压容器之上面的目的是遮阳效果，高压容器温差过大物理热胀冷缩之原理，温度过高高压容器会爆裂。

附图说明

图1为本实用新型风力存储发电系统的结构图。 

图2为本实用新型风力存储发电系统的局部图。 

图3为本实用新型空气滤水器的结构图。 

图4为本实用新型螺杆压缩机的结构图。 

图5为本实用新型自动控制气阀的结构图。 

主要组件符号说明： 

塔台1、塔台空心柱2、变距桨组件3、轮壳31、变距桨32、偏航伺服机构33、无级变速机34、螺杆压缩机4 、轴连接器41、齿轮箱42、进气阀门室421、螺杆43、密封汽缸44、散热片45、散热水管46、进水管461、出水管462、出气管47、传感器组件5、风力传感器51、风向传感器52、日照角度传感器53、空气过滤器6、外壳61、多层不锈钢网62、空气过滤室63、进气管64、空气滤水器7、上盖71、进气接头711、滤水容器72、第一隔板721、滤水口7211、气体输出管接头7212、第二隔板722，逆渗透水膜7221、循环回流水管7222、水泵管723、储水池管724、高压容器总成8、高压容器81、主管道82、预备管道83、遮阳板84、自动控制阀85、阀底座851、顶凸缘8511、底凸缘8512、高压管道接口8513、出气口8514、阀门852、阀门本体8521、变速齿轮箱8522、凸缘8523、螺孔85231、穿孔8524、活动门阀853、旋转推进螺杆8531、气道8532、横开槽85321、纵开槽85322、发电机组9、缓压罐91、汽轮机92、排气管921、交流发电机93、太阳能发电装置10、太阳能电池板101、转动驱动机构102、水泵11。

具体实施方式

本实用新型下面将结合附图作进一步详述： 

如图1、图2所示，该种风力发电储能装置，包括塔台1，用于架设塔台1的塔台空心柱2，塔台1的壳体前端自外部穿设壳体内腔中的变距桨组件3，经传动轴连接壳体内腔中的螺杆压缩机4，壳体尾端设有传感器组件5，螺杆压缩机4顶端经管路连接的空气过滤器6，螺杆压缩机4后端经三路分别通过出气管47、循环回流水管7222、水泵管723连接的空气滤水器7，空气滤水器7经埋设在塔台空心柱2内的管路连接高压容器总成8，高压容器总成8尾端经由对应缓压罐91连接各发电机组9，所述发电机组9由依次连接的缓压罐91、带有排气管921的汽轮机92、交流发电机93组成。

在图1中，标号A为清洗太阳能电池板水泵；标号B为滤水器引入蓄水池；标号C为清洗太阳能电池板喷水头；标号D为固定基座；标号E表示可以接另一组高压容器，是可以根据需要无限多组结合的意思。 

所述变距桨组件3由前端的轮壳31、轮壳定位的变距桨32、轮壳31中设有的调节变距桨的伺服马达和传动组轮、用于调节变距桨32对准风向并由计算机控制的偏航伺服机构33、后端的无级变速机34组成。 

所述高压容器81上方遮阳板84上铺设有太阳能发电装置10及电源切换器。所述太阳能发电装置10由太阳能电池板101、位于太阳能电池板101底部垂直设置分别控制太阳能电池板101上下或左右摆动的驱动机构102、日照角度传感器53、与日照角度传感器53连接的日照角度伺服器（图中未示）以及安装在太阳能电池板102前后两端的清洗装置（图中未示）组成；所述太阳能发电装置10发出的直流电一部分供给风力发电储能装置的各伺服控制器，另一部分供给直流马达带动空气压缩机（图中未示）运转作为储气的补压。 

所述传感器组件5包括风力传感器51、风向传感器52、日照角度传感器53，风力传感器51与变距桨组件3轮壳31内的伺服马达相连，风向传感器52与偏航伺服机构33相连，日照角度传感器53与太阳能发电装置10相连。 

所述空气过滤器6由外壳61、外壳内安装的多层不锈钢网62、多层不锈钢网62与外壳61组成的空气过滤室63、以及一端位于空气过滤室63内而另一端与螺杆压缩机4相连的进气管64组成。 

所述高压容器总成8由与空气滤水器6连接的主管道82、与太阳能发电装置10空气压缩机（图中未示）相连的预备管道83、与主管道82、预备管道83连接的若干高压容器81，每个高压容器81进气端设有的三叉管道自动控制开关（图中未示）和自动控制阀85组成。 

如图5所示，所述自动控制阀85由对置连接的阀底座851、阀门852、阀底座851与阀门852成型的腔体、套装在腔体内的活动阀门853组成；所述阀门852由阀门本体8521、阀门本体8521底部一体成型的变速齿轮箱8522、变速齿轮箱8522底部向外凸设用于与阀底座851安装且带有若干螺孔85231的凸缘8523以及阀门本体8521、变速齿轮箱8522圆心部位整体贯通的穿孔8524组成；所述阀底座851由顶部与底部分别向外凸设用于与阀门和高压容器安装且带有若干螺孔的顶凸缘8511、底凸缘8512、筒壁径向对置开设穿过圆心部位的一对高压管道接口8513、与该对高压管道接口8531垂直的筒壁上方开设有出气口8514组成；所述活动阀门853顶部圆心部位凸设用于穿设阀门852穿孔8524的旋转推进螺杆8531，所述活动阀门853外壁上设有气道8532，所述气道8532由活动阀门853中端径向开设上下相邻两开口旋转一周贯通的横开槽85321并垂直连接横开槽85231开口向下贯穿活动阀门853的纵开槽85322组成；当活动阀门853按顺时针旋转时会堵住阀底座851的其中一个高压管道接口8513，当活动阀门853按逆时针旋转时会堵住阀底座851的另一个高压管道接口8513，依此方式做两条高压管道接口8513的切换。 

如图4所示，所述螺杆压缩机4由与无级变速机34依次相连的轴连接器41、齿轮箱42、进气阀门室421、螺杆43、密封汽缸44、密封汽缸44上的散热片45、散热水管46、及密封汽缸向外伸出的散热水管46进水管461、散热水管46出水管462、出气管47组成；所述进气阀门室421与空气过滤器6的进气管64连接；所述散热水管46的进水管461经水泵11与空气滤水器7的水泵管723相连，散热水管46的出水管462与空气滤水器7的循环回流水管7222相连。 

如图3所示，所述空气滤水器7由上盖71和滤水容器72组成，所述上盖71安装有与螺杆压缩机4出气管47相连的进气接头711，所述滤水容器72的上端径向安装第一隔板721，第一隔板721中间设有一滤水口7211，第一隔板721一侧部位的滤水容器72自外向内穿设有气体输出管接头7212，第一隔板721下端轴向设有第二隔板722，第二隔板722上端装有逆渗透水膜7221，逆渗透水膜7221一侧部位的滤水容器72上安装有连接螺杆压缩机4的循环回流水管7222，逆渗透水膜7221下方的滤水容器72上安装有连接水泵11的水泵管723，连接储水池的储水池管724。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型权利要求的涵盖范围。 

Claims (10)

1.一种风力发电储能装置，包括塔台，用于架设塔台的圆形空心柱，其特征在于：所述塔台的机壳外设有一具圆形空气过滤器，塔台尾端设有一组风力、风向、大气温度、湿度、太阳光线追踪器的传感器组件，在机壳前端设有一部经伺服电机控制的变距浆，贯穿壳体腔内的传动轴连接一部伺服电机所控的无级变速机，无级变速机联动一部或多部机组构成的螺杆压缩机。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电储能装置，其特征在于：所述螺杆压缩机的气体输出管道连接到滤水器，滤水器储水桶内设有隔板，分隔三分之一设隔板处装设逆渗透膜，滤水器储水桶中的三分之一容纳所滤纯水部分与螺杆压缩机散热水管连通，滤水器储水桶中其余的三分之二部分通过管道连接地下储水池，经过滤后的气体通过管道注入缓压罐连接发电机组。

3.根据权利要求2所述的一种风力发电储能装置，其特征在于：还包括有太阳能电池板，所述太阳能电池板由上下转动板和左右转动板组成，上下转动板中间设一转动机构，左右转动板在板前后设转动机构，所述太阳能电池板的转动角度由日照角度传感器驱动伺服，在太阳能电池板每一单片旁设自动清洁喷水系统，所述太阳能电池板产生的直流电的一部分输出至自动控制，另一部分供给补压空气压缩机坐储气补压。

4.根据权利要求3所述一种风力发电储能装置，其特征在于：所述变距桨组件由前端的轮壳、轮壳定位的变距桨、轮壳中设有的调节变距桨的伺服马达和传动组轮、用于调节变距桨对准风向并由计算机控制的偏航伺服机构、后端的无级变速机组成。

5.根据权利要求3所述一种风力发电储能装置，其特征在于：所述螺杆压缩机由与无级变速机依次相连的轴连接器、齿轮箱、螺杆、密封汽缸、密封汽缸上的散热片、散热水管及密封汽缸向外伸出的散热水管进水管、散热水管出水管、出气管组成；所述散热水管的进水管与水泵连接，散热水管的出水管与空气滤水器的循环回流水管连接。

6.根据权利要求3所述一种风力发电储能装置，其特征在于：所述传感器组件包括风力传感器、风向传感器、日照角度传感器，风力传感器与变距桨组件轮壳内的伺服马达相连，风向传感器与偏航伺服机构相连，日照角度传感器与太阳能发电装置相连。

7.根据权利要求3所述一种风力发电储能装置，其特征在于：所述述空气过滤器由外壳、外壳内安装的多层不锈钢网、多层不锈钢网与外壳组成的空气过滤室、以及一端位于空气过滤室内而另一端与螺杆压缩机相连的进气管组成。

8.根据权利要求3所述一种风力发电储能装置，其特征在于：还包括有高压容器总成，所述高压容器总成由与空气滤水器连接的主管道、与太阳能发电装置空气压缩机连接的预备管道、与主管道、预备管道连接的若干高压容器，每个高压容器进气端设有的三叉管道自动控制开关和自动控制阀组成。

9.根据权利要求8所述一种风力发电储能装置，其特征在于：所述自动控制阀由对置连接的阀底座、阀门、阀底座与阀门成型的腔体、套装在腔体内的活动阀门组成；所述阀门由阀门本体、阀门本体底部一体成型的变速齿轮箱、变速齿轮箱底部向外凸设用于与阀底座安装且带有若干螺孔的凸缘以及阀门本体、变速齿轮箱圆心部位整体贯通的穿孔组成；所述阀底座由顶部与底部分别向外凸设用于与阀门和高压容器安装且带有若干螺孔的凸缘、筒壁径向对置开设穿过圆心部位的一对高压管道接口、与该对高压管道垂直的筒壁上方开设的出气口组成；所述活动阀门顶部圆心部位凸设用于穿设阀门穿孔的旋转推进螺杆，所述活动阀门外壁上开有气道，所述气道由活动阀门中端径向开设上下相邻两开口旋转一周贯通的横开槽并垂直连接横开槽开口向下贯穿活动阀门的纵开槽组成；当活动阀门按顺时针旋转时会堵住阀底座的其中一个高压管道接口，当活动阀门按逆时针旋转时会堵住阀底座的另一个高压管道接口，依此方式做两条高压管道接口的切换。

10.根据权利要求3所述一种风力发电储能装置，其特征在于：还包括有空气滤水器，所述空气滤水器由上盖和滤水容器组成，所述上盖安装有与螺杆压缩机出气管连接的进气接头，所述滤水容器的上端径向安装第一隔板，第一隔板中间设有一滤水口，第一隔板一侧部位的滤水容器壁自外向内穿设有气体输出管接头，第一隔板下端轴向设有第二隔板，第二隔板上端装有逆渗透水膜，逆渗透水膜一侧部位的滤水容器上安装有连接螺杆压缩机的循环回流水管，逆渗透水膜下方的滤水容器上安装有连接水泵的水泵管，连接储水池的储水池管。

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