專利名稱：一種以空氣為介質(zhì)的能量存儲(chǔ)、釋放的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種在風(fēng)電領(lǐng)域充分利用風(fēng)能作為輸入能源，經(jīng)過本系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為平穩(wěn)動(dòng)力直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)平穩(wěn)發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于風(fēng)力受到自然條件的限制，其作為能源輸入非常不穩(wěn)定，而目前世界上的作為原動(dòng)力輸入發(fā)電設(shè)備一般要求比較平穩(wěn)。目前，世界上現(xiàn)有的風(fēng)電是在風(fēng)能中提取出部分能量作為原動(dòng)力，不能最大限度的利用風(fēng)能。另外，利用空氣發(fā)電的儲(chǔ)能裝置只是將空氣壓縮儲(chǔ)存，儲(chǔ)氣罐體積過大，并且熱能損失大，降低了能量轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以空氣為介質(zhì)的能量存儲(chǔ)、釋放的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，它通過將風(fēng)能超過發(fā)電機(jī)需要的能量儲(chǔ)存，低于發(fā)電機(jī)需要由儲(chǔ)能補(bǔ)償達(dá)到能量平穩(wěn)輸出；采用兩種方式儲(chǔ)能，一種是熱能儲(chǔ)存；一種是勢能儲(chǔ)存。熱能儲(chǔ)能是利用水作為儲(chǔ)存介質(zhì)，與空壓機(jī)、勢能存儲(chǔ)進(jìn)行熱交換，達(dá)到熱能的儲(chǔ)存和釋放。勢能儲(chǔ)存是利用空氣作為存儲(chǔ)介質(zhì)，通過壓縮、冷卻、加熱等物理現(xiàn)象在臨界狀態(tài)下將空氣液化、汽化進(jìn)行能量儲(chǔ)存和釋放。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種以空氣為介質(zhì)的能量存儲(chǔ)、釋放的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，它包括動(dòng)力傳輸系統(tǒng)、勢能儲(chǔ)存系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；所述的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)包括風(fēng)車葉片動(dòng)力輸出裝置、空壓機(jī)、換熱室、高溫儲(chǔ)氣罐、 蒸汽機(jī)、發(fā)電機(jī)，該風(fēng)車葉片動(dòng)力輸出裝置通過動(dòng)力輸出軸連接空壓機(jī)，將動(dòng)能傳遞給空壓機(jī)，空壓機(jī)壓縮經(jīng)空氣凈化器凈化過的空氣通過氣管進(jìn)入換熱室，再通過氣管輸出進(jìn)入單向閥，單向閥輸出氣管連接高溫儲(chǔ)氣罐，高溫儲(chǔ)氣罐內(nèi)經(jīng)過壓縮的空氣，通過穩(wěn)壓閥穩(wěn)壓后的氣體進(jìn)入蒸汽機(jī)內(nèi)做功，蒸汽機(jī)將平穩(wěn)動(dòng)力輸送給發(fā)電機(jī)；所述的勢能儲(chǔ)存系統(tǒng)包括高溫儲(chǔ)氣罐、保溫箱體、低溫儲(chǔ)液罐，該低溫儲(chǔ)液罐設(shè)置在保溫箱體內(nèi)，該低溫儲(chǔ)液罐的進(jìn)、出氣管通過單向閥與高溫儲(chǔ)氣罐形成串聯(lián)連接，在低溫儲(chǔ)液罐上連接有排氣限壓閥，在保溫箱體上設(shè)有與大氣相通的排氣孔，在高溫儲(chǔ)氣罐內(nèi)和低溫儲(chǔ)液罐內(nèi)分別設(shè)置有換熱器，兩個(gè)換熱器的進(jìn)出水管連接形成串聯(lián)連接，保溫水槽的出水管通過截止閥、單向閥與兩個(gè)換熱器一端的連接水管連接，保溫水槽的進(jìn)水管通過單向閥與兩個(gè)換熱器另一端的連接水管連接，形成保溫水槽的進(jìn)出水管與兩個(gè)換熱器的進(jìn)出水管形成并聯(lián)連接；所述的熱交換系統(tǒng)包括保溫水槽、換熱室，在換熱室內(nèi)設(shè)置有換熱器，該換熱器兩端的進(jìn)、出水管分別與保溫水槽、空壓機(jī)連接，保溫水槽與空壓機(jī)之間連接水管，形成保溫水槽、空壓機(jī)與換熱室內(nèi)的換熱器形成串聯(lián)循環(huán)換熱連接；空壓機(jī)壓縮空氣產(chǎn)生的熱量， 通過換熱室內(nèi)的換熱器使保溫水槽內(nèi)的水溫上升存儲(chǔ)熱能，通過開啟截止閥，將保溫水槽
3內(nèi)的水輸入低溫儲(chǔ)液罐內(nèi)的換熱器和高溫儲(chǔ)氣罐內(nèi)的換熱器，降溫釋放熱能，形成了熱交換；所述的控制系統(tǒng)包括換熱室與高溫儲(chǔ)氣罐之間氣管上連接的單向閥，高溫儲(chǔ)氣罐與蒸汽機(jī)之間氣管上連接的穩(wěn)壓閥，高溫儲(chǔ)氣罐與低溫儲(chǔ)液罐之間循環(huán)水管上連接的單向閥，保溫水槽出水口與低溫儲(chǔ)液罐、高溫儲(chǔ)氣罐內(nèi)的兩換熱器并聯(lián)一端之間水管上連接的截止閥、單向閥，保溫水槽入水口與低溫儲(chǔ)液罐、高溫儲(chǔ)氣罐內(nèi)的兩換熱器并聯(lián)另一端之間水管上連接的單向閥。在高溫儲(chǔ)氣罐與低溫儲(chǔ)液罐、高溫儲(chǔ)氣罐內(nèi)的兩換熱器并聯(lián)一端進(jìn)水管的單向閥出水端之間通過氣管連接有排水閥。所述的空壓機(jī)上連接有空氣凈化器。本發(fā)明的有益效果是通過將風(fēng)能超過發(fā)電機(jī)需要的能量儲(chǔ)存，低于發(fā)電機(jī)需要由儲(chǔ)能補(bǔ)償達(dá)到能量平穩(wěn)輸出。


圖1是本發(fā)明的示意圖。附圖標(biāo)號(hào)1-風(fēng)車葉片動(dòng)力輸出裝置；2-空氣凈化器；3-空壓機(jī)；4-保溫水槽；5-換熱器；6-換熱室；7-單向閥；8-高溫儲(chǔ)氣罐；9-穩(wěn)壓閥；10-蒸汽機(jī)；11-發(fā)電機(jī)；12-單向閥；13-排氣孔；14-保溫腔體；15-限壓閥；16-換熱器；17-換熱器；18-低溫儲(chǔ)液罐；19-單向閥；20-排水閥；21-單向閥；22-單向閥；23-截止閥。
具體實(shí)施例方式參見圖1所示一種以空氣為介質(zhì)的能量存儲(chǔ)、釋放的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，它包括動(dòng)力傳輸系統(tǒng)、勢能儲(chǔ)存系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；所述的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)包括風(fēng)車葉片動(dòng)力輸出裝置1、空壓機(jī)3、換熱室6、高溫儲(chǔ)氣罐8、蒸汽機(jī)10、發(fā)電機(jī)11，該風(fēng)車葉片動(dòng)力輸出裝置1通過動(dòng)力輸出軸連接空壓機(jī)3，將動(dòng)能傳遞給空壓機(jī)3，空壓機(jī)3壓縮經(jīng)空氣凈化器2凈化過的空氣通過氣管進(jìn)入換熱室6， 再通過氣管輸出進(jìn)入單向閥7，單向閥7輸出氣管連接高溫儲(chǔ)氣罐8，高溫儲(chǔ)氣罐8內(nèi)經(jīng)過壓縮的空氣，通過穩(wěn)壓閥9穩(wěn)壓后的氣體進(jìn)入蒸汽機(jī)10內(nèi)做功，蒸汽機(jī)10將平穩(wěn)動(dòng)力輸送給發(fā)電機(jī)11 ；蒸汽機(jī)10是一種傳統(tǒng)的活塞連桿的動(dòng)力設(shè)備，將高壓氣體通過推動(dòng)活塞帶動(dòng)連桿、飛輪輸出轉(zhuǎn)動(dòng)力，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作。所述的勢能儲(chǔ)存系統(tǒng)包括高溫儲(chǔ)液罐8、保溫箱體14、低溫儲(chǔ)液罐18，該低溫儲(chǔ)液罐18設(shè)置在保溫箱體14內(nèi)，該低溫儲(chǔ)液罐18的進(jìn)、出氣管通過單向閥19、12與高溫儲(chǔ)氣罐8形成串聯(lián)連接，在低溫儲(chǔ)液罐18上連接有排氣限壓閥15，在保溫箱體14上設(shè)有與大氣相通的排氣孔13，在高溫儲(chǔ)氣罐8內(nèi)和低溫儲(chǔ)液罐18內(nèi)分別設(shè)置有換熱器17、16，兩個(gè)換熱器17、16的進(jìn)出水管連接形成串聯(lián)連接，保溫水槽4的出水管通過截止閥24、單向閥21
4與兩個(gè)換熱器一端的連接水管連接，保溫水槽4的進(jìn)水管通過單向閥23與兩個(gè)換熱器另一端的連接水管連接，形成保溫水槽4的進(jìn)出水管與兩個(gè)換熱器的進(jìn)出水管形成并聯(lián)連接；所述的熱交換系統(tǒng)包括保溫水槽4、換熱室6，在換熱室6內(nèi)設(shè)置有換熱器5，該換熱器5兩端的進(jìn)、出水管分別與保溫水槽4、空壓機(jī)3連接，保溫水槽4與空壓機(jī)3之間連接水管，形成保溫水槽4、空壓機(jī)3與換熱室6內(nèi)的換熱器5形成串聯(lián)循環(huán)換熱連接；空壓機(jī) 3壓縮空氣產(chǎn)生的熱量，通過換熱室6內(nèi)的換熱器5使保溫水槽4內(nèi)的水溫上升存儲(chǔ)熱能， 通過開啟截止閥對(duì)，將保溫水槽4內(nèi)的水輸入低溫儲(chǔ)液罐18內(nèi)的換熱器16和高溫儲(chǔ)氣罐內(nèi)的換熱器17，降溫釋放熱能，形成了熱交換；所述的控制系統(tǒng)包括換熱室與高溫儲(chǔ)氣罐之間氣管上連接的單向閥7，高溫儲(chǔ)氣罐與蒸汽機(jī)之間氣管上連接的穩(wěn)壓閥9，高溫儲(chǔ)氣罐與低溫儲(chǔ)液罐之間循環(huán)水管上連接的單向閥19、12，保溫水槽出水口與低溫儲(chǔ)液罐、高溫儲(chǔ)氣罐內(nèi)的兩換熱器并聯(lián)一端之間水管上連接的截止閥對(duì)、單向閥21，保溫水槽入水口與低溫儲(chǔ)液罐、高溫儲(chǔ)氣罐內(nèi)的兩換熱器并聯(lián)另一端之間水管上連接的單向閥23。在高溫儲(chǔ)氣罐與低溫儲(chǔ)液罐、高溫儲(chǔ)氣罐內(nèi)的兩換熱器并聯(lián)一端進(jìn)水管的單向閥出水端之間通過氣管連接有排水閥。所述的空壓機(jī)上連接有空氣凈化器。使用時(shí)，空氣凈化器2將除去水蒸氣和二氧化碳和固體顆粒物的空氣供給空壓機(jī) 3，空壓機(jī)3將空氣壓縮到空氣的臨界壓力以上，被壓縮的空氣通過換熱室6、單向閥7進(jìn)入高溫儲(chǔ)氣罐，通過單向閥19，進(jìn)入低溫儲(chǔ)液罐；當(dāng)?shù)蜏貎?chǔ)液罐18內(nèi)的壓力高于限壓閥15設(shè)定的壓力(即空壓機(jī)3的輸入能量大于蒸汽機(jī)10所需能量時(shí))，空氣通過限壓閥15排到保溫箱體14內(nèi)，由于保溫箱體14聯(lián)接排氣孔13與大自然連通，因此保溫箱體14內(nèi)的壓力為一個(gè)大氣壓，當(dāng)?shù)蜏貎?chǔ)液罐18內(nèi)的高壓氣體排到保溫箱體14內(nèi)時(shí)高壓氣體膨脹吸熱，保溫箱體與外界隔熱，高壓氣體膨脹所需的熱能只能靠低溫儲(chǔ)液罐18來供給，使低溫儲(chǔ)液罐的溫度降低，這樣循環(huán)往復(fù)，逐漸使低溫儲(chǔ)液罐內(nèi)的溫度降低到臨界溫度以下，低溫儲(chǔ)液罐內(nèi)的氣體開始液化，降低了壓縮空氣的存儲(chǔ)體積。而當(dāng)空壓機(jī)3的輸入能量小于蒸汽機(jī)所需能量時(shí)，截止閥M開啟，保溫水槽4內(nèi)的熱水通過換熱器16、換熱器17使高溫儲(chǔ)氣罐8、低溫儲(chǔ)液罐18內(nèi)的氣體溫度上升，低溫儲(chǔ)液罐內(nèi)的液化氣體開始汽化，釋放高壓氣體供給蒸汽機(jī)。蒸汽機(jī)將平穩(wěn)連續(xù)的工作，不受風(fēng)車葉片動(dòng)力輸出裝置1的不穩(wěn)定輸入的影響。本發(fā)明的熱交換系統(tǒng)是由保溫水槽4、換熱器5、換熱器16、換熱器17、單向閥 21、單向閥23、截止閥M構(gòu)成，保溫水槽4通過換熱器5來吸收空壓機(jī)3壓縮空氣產(chǎn)生的熱量，通過水溫上升存儲(chǔ)熱能；通過截止閥M的開啟將水注入換熱器16、換熱器17降溫釋放熱能，形成了熱交換。本發(fā)明的控制系統(tǒng)由單向閥7、穩(wěn)壓閥9、單向閥12、限壓閥15、單向閥19、排水閥20、截止閥M、單向閥23、單向閥21構(gòu)成，其中單向閥7、單向閥12、單向閥19、穩(wěn)壓閥9 控制氣流方向，單向閥21、單向閥23控制水流方向。當(dāng)截止閥M關(guān)閉后，排水閥20打開， 高溫儲(chǔ)氣罐8內(nèi)的氣體可以通過排水閥20，將換熱器16、換熱器17內(nèi)的水排空，防止換熱器凍裂。穩(wěn)壓閥9控制通向蒸汽機(jī)的壓力保持平穩(wěn)。當(dāng)空壓機(jī)的輸入能量小于蒸汽機(jī)的能量需求時(shí)截止閥M開啟，反之關(guān)閉。
權(quán)利要求
1.一種以空氣為介質(zhì)的能量存儲(chǔ)、釋放的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，它包括動(dòng)力傳輸系統(tǒng)、勢能儲(chǔ)存系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；所述的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)包括風(fēng)車葉片動(dòng)力輸出裝置、空壓機(jī)、換熱室、高溫儲(chǔ)氣罐、蒸汽機(jī)、發(fā)電機(jī)，該風(fēng)車葉片動(dòng)力輸出裝置通過動(dòng)力輸出軸連接空壓機(jī)，將動(dòng)能傳遞給空壓機(jī)， 空壓機(jī)壓縮經(jīng)空氣凈化器凈化過的空氣通過氣管進(jìn)入換熱室，再通過氣管輸出進(jìn)入單向閥，單向閥輸出氣管連接高溫儲(chǔ)氣罐，高溫儲(chǔ)氣罐內(nèi)經(jīng)過壓縮的空氣，通過穩(wěn)壓閥穩(wěn)壓后的氣體進(jìn)入蒸汽機(jī)內(nèi)做功，蒸汽機(jī)將平穩(wěn)動(dòng)力輸送給發(fā)電機(jī)；所述的勢能儲(chǔ)存系統(tǒng)包括高溫儲(chǔ)氣罐、保溫箱體、低溫儲(chǔ)液罐，該低溫儲(chǔ)液罐設(shè)置在保溫箱體內(nèi)，該低溫儲(chǔ)液罐的進(jìn)、出氣管通過單向閥與高溫儲(chǔ)氣罐形成串聯(lián)連接，在低溫儲(chǔ)液罐上連接有排氣限壓閥，在保溫箱體上設(shè)有與大氣相通的排氣孔，在高溫儲(chǔ)氣罐內(nèi)和低溫儲(chǔ)液罐內(nèi)分別設(shè)置有換熱器，兩個(gè)換熱器的進(jìn)出水管連接形成串聯(lián)連接，保溫水槽的出水管通過截止閥、單向閥與兩個(gè)換熱器一端的連接水管連接，保溫水槽的進(jìn)水管通過單向閥與兩個(gè)換熱器另一端的連接水管連接，形成保溫水槽的進(jìn)出水管與兩個(gè)換熱器的進(jìn)出水管形成并聯(lián)連接；所述的熱交換系統(tǒng)包括保溫水槽、換熱室，在換熱室內(nèi)設(shè)置有換熱器，該換熱器兩端的進(jìn)、出水管分別與保溫水槽、空壓機(jī)連接，保溫水槽與空壓機(jī)之間連接水管，形成保溫水槽、空壓機(jī)與換熱室內(nèi)的換熱器形成串聯(lián)循環(huán)換熱連接；空壓機(jī)壓縮空氣產(chǎn)生的熱量，通過換熱室內(nèi)的換熱器使保溫水槽內(nèi)的水溫上升存儲(chǔ)熱能，通過開啟截止閥，將保溫水槽內(nèi)的水輸入低溫儲(chǔ)液罐內(nèi)的換熱器和高溫儲(chǔ)氣罐內(nèi)的換熱器，降溫釋放熱能，形成了熱交換；所述的控制系統(tǒng)包括換熱室與高溫儲(chǔ)氣罐之間氣管上連接的單向閥，高溫儲(chǔ)氣罐與蒸汽機(jī)之間氣管上連接的穩(wěn)壓閥，高溫儲(chǔ)氣罐與低溫儲(chǔ)液罐之間循環(huán)水管上連接的單向閥，保溫水槽出水口與低溫儲(chǔ)液罐、高溫儲(chǔ)氣罐內(nèi)的兩換熱器并聯(lián)一端之間水管上連接的截止閥、單向閥，保溫水槽入水口與低溫儲(chǔ)液罐、高溫儲(chǔ)氣罐內(nèi)的兩換熱器并聯(lián)另一端之間水管上連接的單向閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以空氣為介質(zhì)的能量存儲(chǔ)、釋放的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于在高溫儲(chǔ)氣罐與低溫儲(chǔ)液罐、高溫儲(chǔ)氣罐內(nèi)的兩換熱器并聯(lián)一端進(jìn)水管的單向閥出水端之間通過氣管連接有排水閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以空氣為介質(zhì)的能量存儲(chǔ)、釋放的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的空壓機(jī)上連接有空氣凈化器。
全文摘要
一種以空氣為介質(zhì)的能量存儲(chǔ)、釋放的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，它包括動(dòng)力傳輸系統(tǒng)、勢能儲(chǔ)存系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；它通過將風(fēng)能超過發(fā)電機(jī)需要的能量儲(chǔ)存，低于發(fā)電機(jī)需要由儲(chǔ)能補(bǔ)償達(dá)到能量平穩(wěn)輸出；采用兩種方式儲(chǔ)能，一種是熱能儲(chǔ)存；一種是勢能儲(chǔ)存。熱能儲(chǔ)能是利用水作為儲(chǔ)存介質(zhì)，與空壓機(jī)、勢能存儲(chǔ)進(jìn)行熱交換，達(dá)到熱能的儲(chǔ)存和釋放。勢能儲(chǔ)存是利用空氣作為存儲(chǔ)介質(zhì)，通過壓縮、冷卻、加熱等物理現(xiàn)象在臨界狀態(tài)下將空氣液化、汽化進(jìn)行能量儲(chǔ)存和釋放。本發(fā)明的有益效果是通過將風(fēng)能超過發(fā)電機(jī)需要的能量儲(chǔ)存，低于發(fā)電機(jī)需要由儲(chǔ)能補(bǔ)償達(dá)到能量平穩(wěn)輸出。
文檔編號(hào)F03D9/02GK102392793SQ20111021544
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者周天清 申請(qǐng)人:周天清