JP2014505195A - 自然エネルギー蓄積発電方法とその発電システム - Google Patents

Abstract

本発明は、自然エネルギー蓄積発電方法とその発電システムを提供する。先ず風力エネルギー或は太陽エネルギーのような自然界エネルギーを利用して発電し、且つ空気を圧縮し、或は直接的に空気を圧縮した後、その圧縮空気を動力源として送電網に発電する。その空気は、エネルギー発電所の発電を総合して空気圧縮装置を駆動させ、さらにその空気圧縮装置により圧縮空気を発生してエネルギー蓄積媒質として、圧縮空気をガス蓄積装置に貯蔵し、他の発電所のメインドライブエネルギー或はサブドライブエネルギーとすることで、安定なピーク調整補償の機能に達する。
【選択図】図８

Description

本発明は、エネルギー蓄積発電システムに関し、特に風力エネルギーの自然エネルギー蓄積発電方法とその発電システムに関する。

風力エネルギーが取っても使っても尽きることがないため、風力エネルギー発電システムが世界範囲でますます高度的に重要視され、近年で飛躍的な進歩で発展してくる。常に、自然風力でブレードを駆動する風力発電機と、太陽エネルギーを熱源として機械的エネルギーに転化するのはよく見られて、既に産業利用段階に入っている。しかし、上記風力エネルギー及び太陽エネルギーを利用する形式には、風力、日照等の自然条件に過度的に依頼し、構造が複雑で、投入産出効率が低下する欠陥がある。上記のような不足に対して、風力エネルギーを太陽熱エネルギーに結合して、長所を取り入れ短所を補うというエネルギー利用手段も、多く開示されている。

太陽エネルギー、風力エネルギー等の不安定な自然エネルギーを利用して発電し、現在、最も厄介な技術問題は、安定な電力産出を得なく、特には公共送電網と並行送電する時、その欠陥がより顕著である。既存の風力発電所が高価な周波数マッチングシステムを採用するにもかかわらず、依然としてこの技術的問題を解決できない。これは風力エネルギーのようなクリーンエネルギーが常に充分に普及できない一つのボトルネックである。

中国特許文献201110259228.9は、空気圧縮エネルギー蓄積分離発電方法とその発電装置を開示し、空気圧縮エネルギー蓄積風力発電方法の手順は、翼輪が風の運動エネルギーを機械的エネルギーに転変し、翼輪により空気圧縮機の作動を駆動して圧縮空気を発生し、ガスタンクで圧縮空気を貯蔵し、圧縮空気がエアモータ或は蒸気タービンを駆動し、エアモータ或は蒸気タービンにより発電機を発電駆動し、そうして余分の電力を貯蔵する。空気圧縮エネルギー蓄積風力発電装置は、翼輪、加速ギアケース、空気圧縮機、ガスタンク、電気制御弁、エアモータ或は蒸気タービンと発電機を含めている。その方法及び装置は、電力の安定な産出問題も解決できるが、生産高及び規模上に大きい限界性があり、風力エネルギーが十分な小型発電所だけに適用する。

本発明の目的は、自然エネルギー、例えば風力エネルギー、太陽エネルギー、光エネルギー、夜間太陽エネルギー、地熱エネルギー、循環機械の熱エネルギーを先ず圧縮空気エネルギーに変換した後、その圧縮空気を動力源として送電網を給電駆動し、或は車両の駆動エネルギーとするため、比較的な低いコストの方案によって従来の技術で自然エネルギーの不安定な技術問題を解決し、風力エネルギー利用における大きいボトルネックを突破する新しい自然エネルギーを利用して発電する方法を提供することにある。

本発明は更に上記方法を実現できる自然エネルギーによる発電のシステム、例えば風力エネルギー発電システムを提供する。

上記目的を実現するために、本発明は先ず自然エネルギー蓄積発電システムの発電方法を提供し、総合エネルギー発電所の発電により空気圧縮装置を駆動し、さらにその空気圧縮装置により圧縮空気を発生してエネルギー蓄積媒質とし、且つn列のガス蓄積装置に貯蔵した後、他の発電所のメインドライブエネルギー或はサブドライブエネルギーとすることで、安定なピーク調整補償の機能に達する。

好ましくは、上記総合エネルギー発電所は、風力発電所であり、特に好ましくは、総合エネルギー風道井発電所である。

好ましくは、上記総合エネルギー風道井発電所は、風力発電機により電力を発生して空気圧縮機を駆動し、発生された圧縮空気をガスタンクに貯蔵し、上記ガスタンクが他の一個以上の発電所に接続され、且つ圧縮空気を提供してメインドライブ動力エネルギー或はピーク調整補償動力エネルギーとする。

好ましくは、上記総合エネルギー発電所は水力発電所である。

好ましくは、上記総合エネルギー発電所は波力エネルギー発電所である。

好ましくは、上記総合エネルギー発電所は潮汐エネルギー発電所である。

好ましくは、上記圧縮空気の圧力の強さが120-180大気圧とする。

本発明は更に、自然エネルギー蓄積発電所を含めており、エネルギー蓄積媒質とする圧縮空気を発生するように、上記自然エネルギー蓄積発電所に空気圧縮装置が接続されており、空気圧縮装置に圧縮空気を貯蔵するためのガス蓄積装置が接続されており、安定発電或は発電所ピーク調整補償発電のエネルギーを提供するように上記ガス蓄積装置が他の発電所に接続される総合エネルギー蓄積発電システムを提供する。

好ましくは、上記自然エネルギー蓄積発電所は水力発電所である。

好ましくは、上記自然エネルギー蓄積発電所は波力エネルギー発電所である。

好ましくは、上記自然エネルギー蓄積発電所は潮汐エネルギー発電所である。

好ましくは、上記自然エネルギー蓄積発電所は自然エネルギー風道井発電所である。

好ましくは、上記自然エネルギー風道井発電所は内部に設置される風力発電機を含めており、その風力発電機が空気圧縮装置に接続され、その空気圧縮装置が圧縮空気を貯蔵するためのガス蓄積装置に接続され、さらにそのガス蓄積装置が他の発電所に接続される。

好ましくは、上記他の発電所は総合エネルギー風道井発電所である。

好ましくは、上記自然エネルギー風道井発電所が風道井に設置されるエアモータを備え、ガス蓄積装置の排出端がそのエアモータの入力端に接続される。

好ましくは、上記エアモータが機械或は電気伝動装置により上記総合エネルギー風道井発電所の風力発電機に接続される。

好ましくは、上記他の発電所は気圧ターボ発電機発電所であり、その気圧ターボ発電機の入力端がガス蓄積装置の出力端に接続される。

好ましくは、上記他の発電所はプロペラ式風力発電機発電所である。

好ましくは、上記プロペラ式風力発電機が駆動軸と連動する空気ターボ駆動装置を備え、その空気ターボ駆動装置の入力端がガス蓄積装置の出力端に接続される。

好ましくは、上記ガス蓄積装置は一個以上の耐圧120-180大気圧の鋼製ガスタンクである。

本発明の一つの最適な実施例として、本発明は更に、地面に垂直して基部に複数の吸気道を設置される風道井を含めており、上記基部周囲には風道井底面と合致し且つ頂面が上記吸気道を上回る太陽エネルギー予熱室を取り囲み、上記風道井内に一台以上の気流駆動装置付き風力発電機を設置し、上記太陽エネルギー予熱室が集熱装置及陽光を集熱装置に集光するための集光装置を備え、上記風力発電機に接続される電動空気圧縮機、充電・放電装置及び配電制御装置を含めるピーク調整装置を有し、その空気圧縮機がパイプラインにより一列のガスタンクに接続され、上記太陽エネルギー予熱室の周辺に上記吸気道に対応する吸気口を設置しており、その通過主風道が上記吸気道に連通し、その吸気口に更にその太陽エネルギー予熱室内に空気を送出する送風機を設置している総合エネルギー風道井発電所を提供する。

好ましくは、上記太陽エネルギー予熱室の頂面が透明のガラス頂面であり、上記底面が光線を内反射に向けさせる反射鏡面である。

好ましくは、上記太陽エネルギー予熱室が同心環形に配置される三層の周壁を含めており、三組の同心環状の間隔空間に形成し、各列の上記間隔空間は、上記頂面、底面及び頂面と底面との間に位置する両層の集光装置で構成されるダミープレートにより三層に仕切られ、各環形チャンネルが主風道と連通する熱気流チャンネルを備える。

好ましくは、上記集光装置が集光レンズである。

好ましくは、上記集熱装置が、連通され液態集熱媒質を充満する循環集熱管である。

好ましくは、上記太陽エネルギー予熱室外に更に、上記循環集熱管に接続される太陽エネルギー液体集熱器を設置している。

好ましくは、上記循環集熱管が更に空気圧縮機の冷液放熱システムに接続される。

好ましくは、上記循環集熱管が更に地下熱水熱量供給システムの地熱ポンプに接続される。

好ましくは、一台以上の上記風力発電機を駆動するためのエアモータが、上記風道井内に設置され、且つ上記ガスタンクに接続され、上記エアモータが機械或は電力伝動装置を介して上記風力発電機に接続される。

好ましくは、上記送風機は一つの気圧モータ及び一つの電動モータに接続され、その気圧モータが上記ガスタンクに接続され、その電動モータが充電・放電装置に接続する。

上記総合エネルギー風道井発電所に用いられる風力発電装置はこのような風力発電装置であることが好ましく、風道井内部に設置され、且つ縮径部のある直径変動の通道装置を含めており、発電機がその通道装置内に設置され、発電機を回転するためのインペラは、上記通道装置内縮径部の最小直径箇所に設置され、且つ発電機のローター軸上に接続され、上記ローター軸がその発電機を貫通し、その突出端に圧気ターボが接続され、上記インペラに対して上記通道装置の吸気方向に位置する。好ましくは、上記通道装置入口が通道装置の出口口径に同じ、その外壁が円柱形とする。

好ましくは、上記通道装置の側壁の縦断面両側は凸部が内向対称である平滑漸進的変化曲線とし、且つその平滑漸進的変化曲線により上記縮径部を形成する。

好ましくは、上記対称の平滑漸進的変化曲が対称の双曲線とする。

好ましくは、上記風力発電装置横断面積が風道井横断面積の50%よりも小さいかこれに等しくなる。

好ましくは、上記通道装置が風道井と同軸に設置される。

好ましくは、上記インペラ、発電機、圧気ターボの組合構造の全体が全て上記通道装置の外輪郭線内に包容される。

好ましくは、上記インペラは加速するための変速装置を介して発電機のローター軸に接続される。

好ましくは、上記圧気ターボがローター軸の間にも圧気ターボ回転速度を調節するための変速装置を備える。

好ましくは、上記発電機は、周波数変換永磁発電機である。

本発明による総合エネルギー風道井発電所は、上記各項目の一つの風力発電装置を採用する。

本発明による総合エネルギー風道井発電所に用いられる風塔構造がこのような風塔であることが好ましく、上記風道井外壁が上から下に数列の風道井外壁回りにある風道井支持リングを設置しており、各列の風道井支持リングに円周に沿って均一に複数の風道井の接続ポイントを分布しており、荷重構造の壁面が上記風道井支持リングに対応する位置にも数列の荷重構造支持リングを設けており、上記荷重構造支持リング上に円周に沿って均一に分布される荷重構造の接続ポイントも設けており、上記風道井接続ポイントと同じ高い上記荷重構造の接続ポイントの間は支持ロッドを介して接続し、上記支持ロッドの一端が上記風道井接続ポイントに接続され、他方端が荷重構造側壁上の荷重構造接続ポイントに接続され、各支持ロッドが平面上に対称分布している。

好ましくは、上記風道井支持リング上にそれぞれ円周に沿って均一に分布する八つの風道井接続ポイントを備え、上記荷重構造支持リング上にそれぞれ円周に沿って均一に分布する十二の荷重構造接続ポイントがを備え、同一高度に対応する両支持リング上に、対称分布の四つの風道井接続ポイントが対応の四つの荷重構造接続ポイントと共に径向に分布する四条直立支持ロッドを介して十字形を形成し、上記荷重構造接続ポイントと風道井接続ポイントとの間は傾斜支持ロッドにより接続して対称の八角形構造を構成する。

好ましくは、上記荷重構造は、鋼桁骨組み或は鉄筋コンクリート構造とし、上記風道井 が鉄筋コンクリート構造とする。

好ましくは、上記風道井は分段で予め作製された鉄筋コンクリートパイプの組立構造とする。

好ましくは、上記鋼桁骨組み外囲に軽質の積層合板を被覆している。

好ましくは、上記軽質積層合板がカラースチール-ポリウレタン泡沫によりなる積層合板である。

好ましくは、上記風道井は鉄筋コンクリート製のプレハブパイプにより組立して構成される。

好ましくは、上記風道井支持リング、上記荷重構造支持リング、支持ロッドの全部或はの一つはそれぞれI形鋼により構成される。

本発明による総合エネルギー風道井発電所は、その風塔が上記d各項目の一つの構造を採用する。

本発明による総合エネルギー風道井発電所に用いられる消音器は、、その発電所の風道井頂端に設置され、その風道井の排気口を被覆し、且つ上記風道井と連通することが好ましい。

好ましくは、上記消音器が、風塔頂端に外嵌されるエンドキャップを備え、その消音器上に複数の分散設置の排気孔を備える。

好ましくは、上記消音器は、数列が間隔して同軸に設置される円柱状の消音筒を含めており、消音筒上に複数の水平排気孔を備え、上記エンドキャップが間隔を開けて上記消音筒の最外側に被覆され、消音筒の下開口が風道井の上端と連通する。

好ましくは、上記隣接消音筒上に開設される水平排気孔が相互にずらして設置される。

好ましくは、上記消音筒が三層以上の円筒構造を備え、それぞれ風道井と同軸に設置される。

好ましくは、各層の消音筒上の排気孔面積総和は、風道井の出口横断面積を上回ってこれに等しくなる。

好ましくは、上記排気孔が円孔とする。

好ましくは、上記排気孔が溝とする。

上記消音器により、上記消音器上に空心の円錐端を備え、複数の排気孔がその円錐端の錐面上に設置される。

好ましくは、上記空心円錐端の頂端に避雷装置或は警示装置、信号装置を設置している。

本発明による総合エネルギー風道井発電所は、その風塔頂端が上記各項目の一つの消音器を備える。

本発明は、自然エネルギー蓄積発電システムとその発電方法、及びその自然エネルギー蓄積発電システムに応用される総合エネルギー風道井発電所に関し、その作動原理及び有益効果が次の通りである：

総合エネルギー発電所は、特には総合エネルギー風道井発電所の基部吸気道がその四周を取り囲む太陽エネルギー予熱室内に位置し、陽光が稜鏡、凸レンズで構成される集光装置により集熱媒質を充填したパイプラインを加熱し、温度要求の設計により、このパイプラインが十分な温度を取得するように多重にその太陽エネルギー予熱室内に取り囲まれるか或は巻き付かれ、同時に、更に別体に設置されるより高い加熱効能のある太陽エネルギー集熱器、空気圧縮機の冷液放熱システム、地下熱水熱量供給システム等に接続でき、充分に周囲環境の熱エネルギーを利用し、さらにパイプラインが直接的な空気照射よりも遥かに高い温度に達し、パイプラインが一定の密集度で排列される場合には、パイプライン周辺の空気が陽光だけで照射されるものよりも高い温度がある。加熱された空気が風道井基部の吸気道に入る、風道井内により高い気流速度及び圧力を発生する。風力、晴曇、日照等の自然条件の変更等により気流の波動を引き起こす時、例えば、自然条件が良好になり発電量が過剩になる時、ピーク調整装置は、配電制御システムの調整及び配分により蓄電池に多余の電力を貯蔵し、或は空気圧縮機がガスタンクに圧縮空気を貯蔵させるように駆動する。その一方に、発電量が不足になる時、ピーク調整装置は、上記貯蔵された電力を釈放して送風機に給電して有効な補充気流流量を提供でき、ガスタンクは、風道井におけるエアモータの補助発電機を運転駆動できる。当地の自然条件により適当なピーク調整容量を選択することで、日夜、四季の均衡的発電を実現できる。

風道井で順に上昇する気流のうち、通道装置において、風道井壁から比較的近い気流が依然として元の行進方向及び速度に従って上に向かって流動し、風道井中心部分にある気流が通道装置に入る、正常に運転する場合には、圧気ターボが通道入口に入った気流を加圧し、加速して上方のインペラへ突進し、気流が更に通道縮径部で圧縮され、より快く圧力のより大きい正流を形成し、この時にインペラを伝動して発電機を発電駆動する。同時に、インペラから出力されたパワーフィードバックの一部が圧気ターボに加え、ターボを伝動して引き続き入射の気流について加圧及び加速を行う。流体力学原理により、対称双曲線断面を備える内輪郭は流体の流動を最も順調にさせる断面形状とし、その「煙突」効応が最も強く、比較的大きい開口形状を備えるため、最も大限度で通道入口、出口にある入射、出射気流と周辺気流との速度差及び圧力差を減少でき、急流を発生しにくく、つまり、気流全体の流動性への騒動が最小で、同時に主要な騒音源を除去する。このため、好ましくは、通道側壁の縦断面を対称の双曲線輪郭として設計する。選定された発電機の作動回転速度或は周波数により、通道設計を結合し、そのインペラ及び圧気ターボの合理な回転速度が相互に調和することが困難であり、適当な変速機構を加入することで、回転速度を調和し、最適な運転効率に達させる。

通道装置が風道井の中心部位だけに同軸に設置でき、且つその断面面積が風道井断面面積の50%を上回わなく、周辺気流への妨害が比較的小さく、作動気流流速及び圧力の回復に有利になり、副次発電装置の有効な運転を保障する。

構造の比較的簡単な周波数変換永磁発電機を選択することで、メンテナンス及び作動を簡略化させ、且つ不安定なパワー入力条件に適応できる。

上記のような構造により、荷重構造が通過対称分布の支持ロッドにより風道井を荷重構造に支持されて牢固に全体に構成させ、鋼桁骨組みを採用することで組立がより容易になり、対称分布の支持ロッドが各向安定均衡の支持提供し、風道井が荷重する必要がないため、分段プレハブの鉄筋コンクリート円管を採用して組立して、極大で施工効率を向上させ施工難度を低下させ、更に風道井内壁の平滑標準を保証でき、十分に高気圧、高流速の大きいパワー風道井発電所の建設に有利になる。

風道井にある平順上昇気流が出口で消音器に入る、消音器に分散された複数の排気孔で発散して排出されるため、外界の大気と劇烈に衝突しなく、排気をより順調にあり、且つ排気騒音を発生しなく、風塔の頂端構造への直接的衝撃を低下させる。

総合エネルギー蓄積発電システムは、総合エネルギー発電所に接続され、特には総合エネルギー風道井発電所の空気圧縮装置により圧縮空気を発生して且つ貯蔵し、圧縮空気をエネルギー蓄積媒質にさせ、他の総合エネルギー発電所として、特に送電網のメインドライブ動力、サブドライブ動力エネルギーが、安定な周波数変換、ピーク調整作用を果たし、その構造が簡単で、コストが同作用のある伝統の電子或は機械制御システムよりも低い。

本発明に記載の総合エネルギーとは特に、風力、水力、太陽エネルギー、潮汐、波力能の自然エネルギーの一つ或はその組合と指す。

本発明が本出願人の総合エネルギー風道井発電所及び圧縮動力エンジンで車両を駆動する一系列の特許技術共同と共にクリーンエネルギー循環利用システムを構成する。

以下、具体的な実施形態により、図面を結合して本発明の技術的特徴を詳細に記述する。

本発明による総合エネルギー風道井発電所の一最適な実施例の全体配置見取図である。 本発明による総合エネルギー風道井発電所の太陽エネルギー予熱室の一最適な実施例の横断面の骨組み構造見取図である。 総合エネルギー風道井発電所に用いられる風力発電装置断面見取図である。 図3のインペラ立体見取図である。 図3の圧気ターボ立体見取図である。 図1の風塔のある横断面であり、接続構造を示す見取図である。 総合エネルギー風道井発電所に用いられる消音器の構造の一最適な実施例の剖視見取図である。 本発明総合エネルギー蓄積発電システム原理のブロック図である。 図8のように示す総合エネルギー蓄積発電システムの具体的な実施形態の見取図である。

図1を参照し、総合エネルギー風道井発電所は、地面に垂直する風塔10を備え、鋼骨組み或は鉄筋コンクリート構造を含めている荷重塔架11が一風道井12を囲むように支持し、風道井12基部に四つの吸気道を備え、その基部周囲に上記吸気道を被覆できる太陽エネルギー予熱室20が取り囲み、上記吸気道に対応する吸気口21を備える。風道井12内に一台以上の帯有気流駆動装置付き風力発電機40を設置し、電力を出力するように風道井12外側のケーブル管41内にケーブルを設置される。太陽エネルギー予熱室20が透明のガラス天井22を備え、太陽エネルギー予熱室20が風道井12の基部に取り囲み、そのガラス天井22が風道井12の吸気道を上回る。その吸気道に相応して、太陽エネルギー予熱室20周辺にある四つの吸気口21が、それぞれ一つの主風道211を介して上記吸気道と連通する。図2を参照し、太陽エネルギー予熱室20横断面の骨組み構造は同心環形に配置される周壁220を含めており、地面に垂直する立柱221により支持され、周壁220が上下に間隔設置される複数層のダミープレートとが複数の環形気流チャンネルを形成し、本実施例において、三層の同心環状の周壁220を設置しており、各周壁220の間に、頂面及び底面の以外、更に二層のダミープレートを設置していることで、三層の環形チャンネルを形成し、毎層が周壁220により同心の三圈環形チャンネルに分け、各環形のチャンネルが主風道211と連通する熱気流チャンネル210を備える。本実施例には、各層の隔壁が集光レンズ24により構成され、集光レンズ24の焦点位置には、連通される循環集熱管25を設けており、循環集熱管25が環形チャンネルに配置され、内部に熱容量比較的大い液体、例えば水を充填し。太陽エネルギー予熱室20の底面が内反射陽光の反射鏡面23に向ける。太陽エネルギー予熱室20外に、更にほぼ陽光方向に向う太陽エネルギー液体集熱器26を設けており、例えば、常見の太陽エネルギー熱水器を採用でき、循環集熱管25に連通し、また集熱管25にある集熱媒質を加熱循環し。より一層として、循環集熱管25が更に後述の空気圧縮機36の液体冷却放熱システムに接続されることで、空気圧縮の時に発生する余熱を充分に利用する。これにより、太陽エネルギー予熱室20にある空気は、伝統の陽光で直射加熱される方式から、主に循環集熱管25により焙られて加熱される方式に変え、大きく加熱の効率を向上させ、伝統方式より高い気温を取得し、更に環境変化による気温の変動を安定にさせる。外界環境変化、例えば昼夜、四季、風力、晴曇等による発電量の山谷変化を調節するために、本発明発電所は、更に一列のピーク調整装置30を含めており、また上記風力発電機40に接続される電動空気圧縮機36及び充電・放電装置33、例えば充電・放電管理器にが接続される蓄電池セットを含めており、配電制御装置31により管理を管理して調整し、これは常用の公知技術に属する。空気圧縮機が通常、気冷或は冷液の放熱装置を持ち、その作動原理は、慣用技術手段として、本発明による最適な実施形態は、冷液放熱装置を備える空気圧縮機を採用することで、廃熱の回収利用に有利する。

本発明の作動原理は、次の通りである：環境に良好な発電条件を具備する時、多余の電量通過配電制御装置31の管理調整起動空気圧縮機36がガスタンク32に充気し、同時に、風力発電機40に接続される充電ケーブル42が充電・放電装置33に給電し、好ましくは、その充電・放電装置33が充電・放電コントローラーを有する一列の蓄電池である。環境の発電条件が良くない時、風力発電機40が十分な駆動エネルギーを取得できなく、ピーク調整装置30が配電制御装置31の管理調整により、ガスタンク32が風道井12内に位置する一台以上のエアモータ43に動力を提供させ、機械或は電気伝動方式でサブドライブ風力発電機を運転させ、同時に、送気パイプライン39により気圧モータ38を駆動して機械的伝動方式で送風機37を駆動することで、主風道211に吸気を補充する。送風機37も電動方式を選択して制御ケーブル34により充電・放電装置33が放電させることで電動モータ35を運転駆動する。より一層として、条件のある場合には、上記循環集熱管25が更に地下熱水熱量供給システムの地熱ポンプ27に接続でき、地下熱水で集熱媒質の熱量を補充する。

図3を参照し、風力発電装置40が同軸に風道井12の中央部位に設置されており、通過複数の風力発電装置ホールダ122により風道井12の内壁に固定されている。風力発電装置40が直径変動の通道装置を含めており、縮径部Hと、その通道装置内に設置される発電機401と、上記通道装置内縮径部Hの最小直径に設置され、且つ発電機401のローター軸に接続され発電機401により回転駆動させるインペラ402とを備え、ローター軸は、その発電機401を貫通し、その露出端が圧気ターボ403に接続し、且つ上記インペラ402に対して上記通道装置の吸気方向に位置する。通道装置の吸気口、即ち、通道装置入口408が通道装置出口407の口径と同じ、その通道装置の外壁406が円柱形にさせる。

好ましくは、通道装置の内壁405の縦断面縮径部位Hの内輪郭線が対称の双曲線とする。

風力発電装置40は風道井12の中心部位のみに同軸に設置でき、且つその断面面積が風道井12断面面積の50%を上回わなく、周辺気流への妨害が比較的小さく、作動気流流速及び圧力の回復に有利するため、副次発電装置の有効な運転を保障する。

図3-5を参照し、インペラ402、発電機401、圧気ターボ403の組合構造の全体が複数の発電機ホールダ409を介して通道の壁に固定され、且つ全部が上記通道装置の外輪郭線内に包容され、即ち、通道装置入口408と通道装置出口407との間に、最大限度で周辺気流への騒動を低下させる。

インペラ402の有効な作動回転速度が発電機401の作動回転速度よりも比較的低く、加速させるための変速器404が発電機401のローター軸に接続されることで、発電機401が比較的高い回転速度を取させる。

圧気ターボ403の有効な作動回転速度が通常、発電機401の作動回転速度と同じになるか、或はこれより高くなるため、ローター軸の間に変速器404を設置することで加速させ、圧気ターボ403の有効な回転速度を調節させる。

発電機401の好ましい構造が簡単の周波数変換永磁発電機に対して、メンテナンスに便利し、且つ安定ではないパワー入力条件に適応する。

図6を参照し、風道井12がその荷重構造11内に位置し、且つその荷重構造11と同軸にし、風道井12外壁が上から下に向かって数列の風道井12の外壁を取り囲むの風道井支持リング120を設置しており、各列の風道井支持リング120上に円周に沿って均一に八つの風道井接続ポイント121を分布している。荷重構造11の壁面が上記風道井支持リング120に対応する位置にも数列の荷重構造支持リング110を設けており、荷重構造支持リング110上に円周にも沿って均一に分布する十二の荷重構造接続ポイント111を設けている。高さが風道井接続ポイント121と同じ荷重構造接続ポイント111の間に支持ロッドが接続され、支持ロッド一端に風道井接続ポイント121に接続され、他方端に荷重構造11壁面の荷重構造接続ポイント111に接続され、各支持ロッドが平面上に対称分布している。その中で、四つの対称分布の風道井接続ポイント121が対応の四つの荷重構造接続ポイント111とともに径向に分布する四つの直立支持ロッド50により十字形を形成し、その他の接続ポイントの間が傾斜支持ロッド51により接続して対称の八角形構造を構成する。

総合エネルギー風道井発電所の風塔構造中では、荷重構造11が鋼桁骨組み或は鉄筋コンクリート構造であり、風道井12が鉄筋コンクリート構造であり、特にプレハブ鉄筋コンクリートパイプで嵌合して構成することが好ましい。

より一層として、荷重構造11が鋼桁骨組みを採用する時に軽質の積層合板を被覆することで、美観を増加する以外、風道井12へ側風による影響を減少できる。好ましくは、上記軽質の積層合板がカラースチール-ポリウレタン泡沫積層合板である。

構造強度を増えるために、各支持リング及び支持ロッドの全部或は一つが、I形鋼により構成することが好ましい。

図7を参照し、上記消音器13がエンドキャップ133を備え、風塔10の頂端に接続され、その消音器13上に複数の分散設置の排気孔132を備える。

消音器13は、数列が間隔し且つ同軸に設置される円柱状の消音筒134を含めており、好ましくは、消音筒134が三つの不等径の円筒構造により相互に一間隙を開けて嵌合し、且つ風道井12の出口に同軸に設置され、各消音筒134に複数の水平排気孔135を開設している。エンドキャップ133が間隔して上記消音筒134の最外側に外嵌され、消音筒134の下開口が風道井12の上端と連通する。

隣接消音筒134上に開設される水平排気孔135が相互にずらして設置され、つまり、各排気孔135の孔心が相互に合致しない。好ましくは、三層の消音筒134を設置する。

消音器13に空心円錐端131を備え、その円錐端131の錐面上に複数の排気孔132が設置される。

毎層の消音筒にある排気孔135の面積総和は、風道井12の出口横断面積を上回るかこれに等しくなる。

排気孔135の形状が円孔の以外、溝構造を採用でき、同様に各層の溝を相互にずらさせることで、気流が同時に直接的に隣接の消音筒134を貫通することを避ける。

通常、円錐端131の頂端に避雷装置を設置しており、必要により警示装置、信号装置を設置できる。

図8を参照し、総合エネルギー蓄積発電システムであり、具体的に、エネルギーを蓄積するための総合エネルギー発電所を含めており、エネルギー蓄積媒質とする圧縮空気用を発生するように空気圧縮装置が接続され、空気圧縮装置にその圧縮空気を貯蔵するためのガス蓄積装置を接続し。また上記ガス蓄積装置が他の発電所に接続され、送電網の加入要求に適応するように、メインドライブ動力或はサブドライブ動力として安定に発電するか、或は発電所がピーク調整させて補償発電させる。

好ましくは、上記総合エネルギーは、化石燃料、風力、水力、太陽、潮汐、波力エネルギーの自然エネルギーの一つ或はその組合を含めている。

環境保護の目的から、本発明は、特に風力を太陽エネルギーに結合させる総合エネルギー風道井発電所を圧縮空気エネルギー蓄積発電所とすることが好ましく、特には本発明に記載の総合エネルギー風道井発電所をエネルギー蓄積発電所とする。

具体的に、総合エネルギー風道井発電所における空気圧縮装置が単独に設置してもよく、図1のように示す総合エネルギー風道井発電所に結合するピーク調整システム30に包含される圧縮空気システムを採用してもよい、同様な技術効果可に達する。

図9を参照し、他の好ましい実施形態は、上記総合エネルギー風道井発電所に結合されるピーク調整装置30を採用し、そのピーク調整装置30のガスタンク32出力端も他の風力発電装置に圧縮空気を供給する。公知技術として、ガスタンク32の出力端が通常に電流電圧安定装置を備え、これが本発明の保護したい技術内容に属しないで、詳述する必要がない。

ガスタンク32が他の風力発電装置に接続され、他の総合エネルギー風道井発電所1、気圧ターボ発電機6、プロペラ式風力発電機7の全部或は一つを含めており、且つこれらの発電装置に圧縮空気を駆動或は補償エネルギーとして提供する。

ガスタンク32が他方の総合エネルギー風道井発電所1の気圧モータ38に接続され、その気圧モータ38が一送風機37に接続し、その送風機37が上記総合エネルギー風道井発電所1の吸気口21に設置される。

上記するように、総合エネルギー風道井発電所1が風道井12内に設置されるエアモータ43を備え、上記ガスタンク32の排出端が更にそのエアモータ43の入力端に接続され、エアモータ43が機械或は電気伝動方式で総合エネルギー風道井発電所1の風力発電機40に接続される。

ガスタンク32が更に気圧ターボ発電機6に駆動気流を供給し、その気圧ターボ発電機6の入力端がガスタンク32の出力端に接続される。

ガスタンク32が更にプロペラ式風力発電機7に駆動気流を供給し、プロペラ式風力発電機7が駆動軸と連動する空気ターボ駆動装置（図面なし）を備え、その空気ターボ駆動装置の入力端が上記ガスタンク32の出力端に接続し、空気ターボ駆動装置の原理及び構造が公知技術に属し、且つ多種具体的な技術方案を選択でき、本発明の保護したい内容でないため、ここで説明しない。

最適な気動効率に達するために、ガスタンク32が一台以上の耐圧120-180大気圧の鋼製ガスタンクである。

ここにより、総合エネルギー蓄積発電システムの発電方法は、総合エネルギー風道井発電所1で発生された電力を採用して空気圧縮機36を駆動し、さらに圧力の強さ120-180大気圧の圧縮空気を発生してエネルギー蓄積媒質としてガスタンク32内に貯蔵し、安定に一台以上の風力発電装置に圧縮空気を駆動或は補償エネルギーとして提供する。

当業者は、本発明が本明細書の各部分の任意な組合を含めていることが分かっている。

本発明は、特に総合エネルギー風道井発電所の構造及び作動原理、及び総合エネルギー風道井発電所をエネルギー蓄積発電所とする最適な実施例を詳細に記述しており、特に環境の保護に有利になる。しかし、本発明の原理は、且つ他の総合エネルギー発電所をエネルギー蓄積発電所として、及びエネルギー蓄積媒質をメインドライブエネルギー或はサブドライブエネルギーとして他の発電所に応用することを採用でき、これらの発電所が化石燃料、水力、潮汐、波力エネルギーの自然エネルギーの一つ或はその組合の発電所を含めており、その発電原理は本発明の保護しようとする内容でないため、詳述する必要がない。

1−総合エネルギー風道井発電所、10−風塔、11−荷重塔架、12−風道井、110−荷重構造支持リング、111−荷重構造接続ポイント、120−風道井支持リング、121−風道井接続ポイント、122−風力発電装置ホールダ、13−消音器、131−円錐端、132−排気孔、133−エンドキャップ、134−消音筒、135−排気孔、20−太陽エネルギー予熱室、21−吸気口、210−熱気流チャンネル、211−主風道、22−ガラス天井、220−周壁、221−立柱、23−反射鏡面、24−集光レンズ、25−循環集熱管、26−太陽エネルギー液体集熱器、27−地熱ポンプ、30−ピーク調整システム、31−配電制御装置、32−ガスタンク、33−充電・放電装置、34−制御ケーブル、35−電動モータ、36−空気圧縮機、37−送風機、38−気圧モータ、39−送気パイプライン、40−風力発電機、401−発電機、402−インペラ、403−圧気ターボ、404−変速器、405−通道装置内壁、406−通道装置外壁、407−通道装置出口、408−通道装置入口、409−発電機ホールダ、H−通道装置縮径部、41−ケーブル管、42−充電ケーブル、43−エアモータ、50−直立支持ロッド、51−傾斜支持ロッド、6−気圧ターボ発電機、7−プロペラ式風力発電機。

Claims (22)

1. 自然エネルギーを利用して発電するステップを含む自然エネルギー蓄積発電方法において、自然エネルギー発電所で発電することで空気圧縮装置を駆動し、その空気圧縮装置により発生する圧縮空気をエネルギー蓄積媒質として、ガス貯蔵装置に貯蔵し、且つ他の発電所のメインドライブエネルギー或は補助駆動エネルギーとすることを特徴とする自然エネルギー蓄積発電方法。
2. 上記自然エネルギー発電所が風力発電所であることを特徴とする請求項1に記載の自然エネルギー蓄積発電方法。
3. 上記自然エネルギー発電所が総合エネルギー風道井発電所であることを特徴とする請求項2に記載の自然エネルギー蓄積発電方法。
4. 上記自然エネルギー風道井発電所は、その風力発電機に発生する電力により空気圧縮機を駆動し、生じた圧縮空気をガス貯蔵タンクに貯蔵し、上記ガス貯蔵ボットルが他の一か所以上の発電所に接続し、且つこの発電所に圧縮空気をメインドライブ動力或はピーク調整補償動力エネルギーとして提供することを特徴とする請求項2に記載の自然エネルギー蓄積発電方法。
5. 上記自然エネルギー発電所が水力発電所であることを特徴とする請求項1に記載の自然エネルギー蓄積発電方法。
6. 上記自然エネルギー発電所が波力エネルギー発電所であることを特徴とする請求項1に記載の自然エネルギー蓄積発電方法。
7. 上記自然エネルギー発電所が潮汐エネルギー発電所であることを特徴とする請求項1に記載の自然エネルギー蓄積発電方法。
8. 上記圧縮空気が備える圧力の強さが120-180大気圧とすることを特徴とする請求項1に記載の自然エネルギー蓄積発電方法。
9. 自然エネルギー蓄積発電所を含む自然エネルギー蓄積発電システムにおいて、上記自然エネルギー蓄積発電所には蓄積媒質とする圧縮空気を発生するための空気圧縮装置を接続しており、空気圧縮装置には圧縮空気を貯蔵するためのガス貯蔵装置を接続しており、上記ガス貯蔵装置が他の発電所に接続されることで、安定な発電を提供するか、或は発電所に発電のエネルギーをピーク調整して補償する自然エネルギー蓄積発電システム。
10. 上記自然エネルギー蓄積発電所が総合エネルギー風道井発電所（1）である請求項9に記載のことを特徴とする自然エネルギー蓄積発電システム。
11. 上記総合エネルギー風道井発電所（1）が内部に設置される風力発電機（40）を含めており、その風力発電機（40）に空気圧縮装置が接続され、その空気圧縮装置に圧縮空気を貯蔵するためのガス蓄積装置が接続され、ガス蓄積装置がさら他の発電所に接続される請求項10に記載のことを特徴とする自然エネルギー蓄積発電システム。
12. 上記他の発電所は総合エネルギー風道井発電所（1）であることを特徴とする請求項11に記載の自然エネルギー蓄積発電システム。
13. 上記総合エネルギー風道井発電所（1）が風道井（12）内に設置されるエアモータ（43）を備え、上記ガス蓄積装置の排出端がそのエアモータ（43）の入力端に接続されることを特徴とする請求項12に記載の自然エネルギー蓄積発電システム。
14. 上記エアモータ（43）が機械或は電気伝動装置を介して上記総合エネルギー風道井発電所（1）の風力発電機（40）に接続されることを特徴とする請求項13に記載の自然エネルギー蓄積発電システム。
15. 上記他の発電所は気圧ターボ発電機（6）発電所であり、その気圧ターボ発電機（6）の入力端が上記ガス蓄積装置の出力端に接続されることを特徴とする請求項9に記載の自然エネルギー蓄積発電システム。
16. 上記他の発電所はプロペラ式風力発電機（7）による発電所であることを特徴とする請求項9に記載の自然エネルギー蓄積発電システム。
17. 上記プロペラ式風力発電機（7）が駆動軸と連動する空気ターボ駆動装置を備え、その空気ターボ駆動装置の入力端が上記ガス蓄積装置の出力端に接続されることを特徴とする請求項16に記載の自然エネルギー蓄積発電システム。
18. 上記自然エネルギー蓄積発電所が水力発電所であることを特徴とする請求項9に記載の自然エネルギー蓄積発電システム。
19. 上記自然エネルギー蓄積発電所が波力エネルギー発電所であることを特徴とする請求項9に記載の自然エネルギー蓄積発電システム。
20. 上記自然エネルギー蓄積発電所が潮汐エネルギー発電所であることを特徴とする請求項9に記載の自然エネルギー蓄積発電システム。
21. 上記ガス蓄積装置は、一個以上のn列の耐圧1200-1800大気圧の鋼製約束鉄筋コンクリートガスタンク及びアルミニウム合金中身とし、エポキシ樹脂接着剤、炭素繊維で瓶を回り、耐圧が42メガパスカルとする現行民用の圧力標準空気瓶であることを特徴とする請求項9から20までの何れもに記載の自然エネルギー蓄積発電システム。
22. 地面に垂直し、且つ基部に複数の吸気道を設置している風道井を含めており、上記基部周りには、底面が風道井底面と合致するとともに頂面が上記吸気道を上回る太陽エネルギー予熱室を取り囲み、上記風道井内に一台以上の気流駆動装置付き風力発電機を設置している総合エネルギー風道井発電所において、上記太陽エネルギー予熱室が集熱装置及び陽光を集熱装置に集光するための集光装置を備え、上記風力発電機に接続される電動空気圧縮機と、充電・放電装置と配電制御装置とを含めるピーク調整装置を有し、その空気圧縮機がパイプラインを介して一列のガスタンクに接続され、上記太陽エネルギー予熱室の周辺には上記吸気道に対応する吸気口を設置しており、その吸気口が主風道を介して上記吸気道に連通することを特徴とする総合エネルギー風道井発電所。
    

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