專利名稱：一種基于渦旋式復(fù)合機(jī)的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的制作方法
一種基于渦旋式復(fù)合機(jī)的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于能量?jī)?chǔ)存技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于渦旋式復(fù)合機(jī)的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，可用于風(fēng)能、潮汐能等間歇式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著化石能源瀕臨枯竭、碳排放嚴(yán)重影響氣候等問(wèn)題日益突出，開發(fā)清潔的可再生能源已成為當(dāng)今世界能源利用的發(fā)展趨勢(shì)。但是，風(fēng)能、潮汐能等可再生能源均是間歇式能源，在不同的時(shí)間、空間內(nèi)其能量大小隨機(jī)變化，能源供給的波動(dòng)性造成能源的利用率很低，發(fā)電時(shí)供電質(zhì)量不高。如何抑制能源的波動(dòng)性并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出成為利用可再生能源發(fā)電的核心問(wèn)題。研究表明，能量存儲(chǔ)是抑制能源波動(dòng)性的有效方法，將儲(chǔ)能技術(shù)引入可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中，可以對(duì)波動(dòng)性的能量實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”，即在能量處于峰值時(shí)將多余能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在能量處于低谷時(shí)，將儲(chǔ)存的能量釋放，輔助發(fā)電系統(tǒng)獲得穩(wěn)定輸出，從而改善電力系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)有效提高能源的利用率。因此，開發(fā)高效的能量?jī)?chǔ)存技術(shù)并將其應(yīng)用于可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，對(duì)提高可再生能源的利用率，確保發(fā)電系統(tǒng)平穩(wěn)、正常運(yùn)行具有十分重要的意義。
目前，國(guó)內(nèi)外已開發(fā)的儲(chǔ)能方式主要有抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、蓄電池儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等，但受儲(chǔ)能周期、運(yùn)行費(fèi)用、使用壽命等因素限制，迄今為止在大規(guī)模商業(yè)系統(tǒng)中運(yùn)行的僅有抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能兩種。其中，壓縮空氣儲(chǔ)能因空氣成本低、能量轉(zhuǎn)換效率較高(50 60%)、儲(chǔ)能周期長(zhǎng)、容量大等優(yōu)點(diǎn)，成為一種經(jīng)濟(jì)可行的儲(chǔ)能技術(shù)，是當(dāng)前電力儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是，傳統(tǒng)的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)是基于燃?xì)廨啓C(jī)的一種儲(chǔ)能系統(tǒng)，在能量峰值或用電低谷時(shí)將空氣壓縮儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣裝置中實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能，在能量低谷或用電高峰時(shí)，高壓空氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室，與燃料混合燃燒并膨脹做功，驅(qū)動(dòng)透平機(jī)發(fā)電。這種儲(chǔ)能仍依賴燃燒化石燃料，廢氣排放對(duì)環(huán)境有污染，不符合綠色、環(huán)保的能源發(fā)展要求。
為解決傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)面臨的主要問(wèn)題，可以利用空氣膨脹機(jī)取代燃?xì)廨啓C(jī)，利用高壓氣體直接膨脹做功，從而避免使用化石燃料。從系統(tǒng)體積、重量、占地面積等角度考慮，壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中的空氣壓縮機(jī)和空氣膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量緊湊。渦旋式壓縮機(jī)是一種新型高效的容積式壓縮機(jī)，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕和低噪音等優(yōu)點(diǎn)。從目前報(bào)道來(lái)看，將渦旋式壓縮-膨脹復(fù)合機(jī)用于壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外尚未出現(xiàn)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種基于渦旋式復(fù)合機(jī)的新型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，適用于與風(fēng)能、潮汐能等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)配套使用，可以實(shí)現(xiàn)壓縮儲(chǔ)能和膨脹助力兩種功能。 當(dāng)可再生能源通過(guò)適當(dāng)?shù)哪芰坎东@裝置被轉(zhuǎn)換成不穩(wěn)定的機(jī)械能后，如果能量處于峰值或用電負(fù)荷較低，利用儲(chǔ)能系統(tǒng)中的機(jī)械耦合機(jī)構(gòu)對(duì)捕獲的機(jī)械能進(jìn)行能量分解，一部分用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，多余的機(jī)械能則由渦旋式復(fù)合機(jī)進(jìn)行空氣壓縮，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能；如果能量處于低谷或用電負(fù)荷較高，儲(chǔ)存的高壓氣體通過(guò)渦旋式復(fù)合機(jī)進(jìn)行膨脹釋能，能量通過(guò)機(jī)械耦合機(jī)構(gòu)傳遞至發(fā)電機(jī)，為發(fā)電機(jī)提供輔助驅(qū)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)膨脹助力，即利用機(jī)械耦合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)捕獲的機(jī)械能與高壓氣體膨脹能的能量合成。通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)可達(dá)到平抑不穩(wěn)定機(jī)械能的波動(dòng)性，穩(wěn)定發(fā)電輸出的目的。渦旋式復(fù)合機(jī)及機(jī)械耦合機(jī)構(gòu)的功能協(xié)調(diào)與切換通過(guò)一定的電磁控制條件實(shí)現(xiàn)。
其技術(shù)解決方案是
—種基于渦旋式復(fù)合機(jī)的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括機(jī)械耦合機(jī)構(gòu)、渦旋式復(fù)合機(jī)、 發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)氣罐及管路；上述機(jī)械耦合機(jī)構(gòu)包括行星輪系、皮帶傳動(dòng)裝置、能量分解及制動(dòng)裝置和能量合成裝置，上述行星輪系包括行星架、行星輪、太陽(yáng)輪、齒圈、行星輪軸和太陽(yáng)輪軸；外部捕獲的機(jī)械能通過(guò)行星架輸入行星輪系，齒圈和太陽(yáng)輪軸作為輸出端，其中齒圈通過(guò)皮帶傳動(dòng)裝置與發(fā)電機(jī)連接，太陽(yáng)輪軸通過(guò)能量分解及制動(dòng)裝置與渦旋式復(fù)合機(jī)連接； 上述能量分解及制動(dòng)裝置包括電磁制動(dòng)器、聯(lián)軸器、超越離合器、大齒輪軸、大齒輪和小齒輪，行星輪系的太陽(yáng)輪軸與電磁制動(dòng)器采用鍵聯(lián)接，與大齒輪軸通過(guò)聯(lián)軸器聯(lián)接，大齒輪軸與大齒輪之間設(shè)置超越離合器，小齒輪固定在渦旋式復(fù)合機(jī)轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)需要進(jìn)行能量分解時(shí)，從太陽(yáng)輪軸輸出的能量通過(guò)聯(lián)軸器傳遞到大齒輪軸，此時(shí)電磁制動(dòng)器不通電，超越離合器處于工作狀態(tài)，大齒輪隨太陽(yáng)輪軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)大小齒輪嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)增速并將能量傳遞至渦旋式復(fù)合機(jī)，此時(shí)復(fù)合機(jī)可進(jìn)行氣體壓縮；當(dāng)電磁制動(dòng)器通電時(shí)，直接實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)輪軸的制動(dòng)；上述能量合成裝置包括惰輪、同步帶齒輪、同步帶輪、同步帶和同步帶輪軸，渦旋式復(fù)合機(jī)的軸端小齒輪與惰輪嚙合，惰輪與同步帶齒輪嚙合，同步帶齒輪和同步帶輪固定在同步帶輪軸上，同步帶輪通過(guò)同步帶連接發(fā)電機(jī)。當(dāng)需要進(jìn)行能量合成時(shí)，高壓氣體通過(guò)渦旋式復(fù)合機(jī)膨脹釋能，渦旋式復(fù)合機(jī)的軸端小齒輪與惰輪、惰輪與同步帶齒輪分別嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)降速，再通過(guò)同步帶傳動(dòng)將能量傳遞至發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)與皮帶傳動(dòng)裝置傳遞能量的合成；上述儲(chǔ)氣罐用于存儲(chǔ)壓縮空氣，以及在儲(chǔ)能系統(tǒng)處于膨脹助力模式時(shí)提供高壓氣體， 儲(chǔ)氣罐通過(guò)管路連接設(shè)置在渦旋式復(fù)合機(jī)的靜渦盤上的進(jìn)出氣口。
上述皮帶傳動(dòng)裝置包括皮帶輪及平帶，用于將行星輪系齒圈輸出的能量傳遞至發(fā)電機(jī)；皮帶傳動(dòng)裝置的主動(dòng)帶輪與行星輪系的齒圈固定連接，從動(dòng)帶輪與發(fā)電機(jī)軸固定連接。
上述渦旋式復(fù)合機(jī)將氣體壓縮機(jī)與氣體膨脹機(jī)的功能合二為一，利用同一組動(dòng)、 靜渦盤之間的配合實(shí)現(xiàn)兩種功能模式，即壓縮儲(chǔ)能和膨脹助力，兩種功能模式之間的切換通過(guò)可控閥實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果
本發(fā)明使用于可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中，可再生能源通過(guò)適當(dāng)?shù)哪芰坎东@裝置被轉(zhuǎn)換為不穩(wěn)定機(jī)械能后具有較大的波動(dòng)性，導(dǎo)致發(fā)電輸出不穩(wěn)定，能量利用率低。通過(guò)本壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)能量分解和能量合成，有效提高可再生能源的能量轉(zhuǎn)換效率和利用率，平抑不穩(wěn)定機(jī)械能的波動(dòng)性并穩(wěn)定發(fā)電輸出。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，利用渦旋式復(fù)合機(jī)實(shí)現(xiàn)氣體壓縮和膨脹兩種功能，避免使用燃?xì)廨啓C(jī)或其他型式的氣體膨脹機(jī)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)；渦旋機(jī)械具有容積效率高的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，可顯著提高系統(tǒng)總體效率；利用行星輪系實(shí)現(xiàn)能量分解，利用能量合成裝置中同步帶和皮帶的傳動(dòng)耦合實(shí)現(xiàn)能量合成，上述方案?jìng)鲃?dòng)平穩(wěn)且結(jié)構(gòu)緊湊，避免使用復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可有效抑制能量波動(dòng)性對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的影響， 提高系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率。綜上所述，本發(fā)明具有儲(chǔ)能效率高、能量密度高、儲(chǔ)能周期無(wú)限制、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
圖1為本發(fā)明一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)原理示意框圖，主要示出了本發(fā)明處于壓縮儲(chǔ)能工況時(shí)的一種情形。
圖2主要示出了圖1方式中的機(jī)械組成部分。
圖3為本發(fā)明一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)原理示意框圖，主要示出了本發(fā)明處于膨脹助力工況時(shí)的一種情形。
圖4主要示出了圖3方式中的機(jī)械組成部分。
圖中，1.行星輪系，2.皮帶傳動(dòng)裝置，3.發(fā)電機(jī)，4.能量分解及制動(dòng)裝置，5.渦旋式復(fù)合機(jī)，6.儲(chǔ)氣罐，7.管路，8.能量合成裝置，9.小齒輪，10.聯(lián)軸器，11.法蘭傳感器， 12.電磁制動(dòng)器，13.齒圈，14.行星輪，15.軸承，16.行星輪軸，17.端蓋，18.0型密封圈， 19.行星架，20.太陽(yáng)輪軸，21.太陽(yáng)輪，22.平帶，23.皮帶輪，24.大齒輪，25超越離合器， 26.大齒輪軸，27.惰輪，28.同步帶輪軸，29.軸承，30.同步帶齒輪，31.同步帶，32.同步帶輪。
具體實(shí)施方式
結(jié)合圖1至圖4，一種基于渦旋式復(fù)合機(jī)的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括機(jī)械耦合機(jī)構(gòu)、渦旋式復(fù)合機(jī)5、發(fā)電機(jī)3、儲(chǔ)氣罐6及管路7。上述機(jī)械耦合機(jī)構(gòu)包括行星輪系1、皮帶傳動(dòng)裝置2、能量分解及制動(dòng)裝置4和能量合成裝置8。上述行星輪系包括行星架19、行星輪14、太陽(yáng)輪21、齒圈13、行星輪軸16、太陽(yáng)輪軸20、軸承15、軸套及前后蓋板。外部捕獲的機(jī)械能通過(guò)行星架輸入行星輪系，齒圈和太陽(yáng)輪軸作為輸出端，其中齒圈通過(guò)皮帶傳動(dòng)裝置與發(fā)電機(jī)連接，太陽(yáng)輪軸通過(guò)能量分解及制動(dòng)裝置與渦旋式復(fù)合機(jī)連接。上述能量分解及制動(dòng)裝置包括電磁制動(dòng)器12、聯(lián)軸器10、超越離合器25、大齒輪軸沈、大齒輪24、小齒輪9和軸承。上述行星輪系的太陽(yáng)輪軸與電磁制動(dòng)器采用鍵聯(lián)接，與大齒輪軸通過(guò)聯(lián)軸器聯(lián)接，大齒輪軸與大齒輪之間設(shè)置超越離合器，小齒輪固定在渦旋式復(fù)合機(jī)轉(zhuǎn)軸上。當(dāng)需要進(jìn)行能量分解時(shí)，從太陽(yáng)輪軸輸出的能量通過(guò)聯(lián)軸器傳遞到大齒輪軸，此時(shí)電磁制動(dòng)器不通電，超越離合器處于工作狀態(tài)，大齒輪隨太陽(yáng)輪軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)大小齒輪嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)增速并將能量傳遞至渦旋式復(fù)合機(jī)，此時(shí)復(fù)合機(jī)可進(jìn)行氣體壓縮；當(dāng)電磁制動(dòng)器通電時(shí)，直接實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)輪軸的制動(dòng)。上述能量合成裝置包括惰輪27、同步帶齒輪30、同步帶輪32、同步帶31、同步帶輪軸觀、軸承四及軸套，渦旋式復(fù)合機(jī)的軸端小齒輪與惰輪嚙合，惰輪與同步帶齒輪嚙合，同步帶齒輪和同步帶輪固定在同步帶輪軸上，同步帶輪通過(guò)同步帶連接發(fā)電機(jī)；當(dāng)需要進(jìn)行能量合成時(shí)，高壓氣體通過(guò)渦旋式復(fù)合機(jī)膨脹釋能，渦旋式復(fù)合機(jī)的軸端小齒輪與惰輪、惰輪與同步帶齒輪分別嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)降速，再通過(guò)同步帶傳動(dòng)將能量傳遞至發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)與皮帶傳動(dòng)裝置傳遞能量的合成。上述儲(chǔ)氣罐用于存儲(chǔ)壓縮空氣，以及在儲(chǔ)能系統(tǒng)處于膨脹助力模式時(shí)提供高壓氣體，儲(chǔ)氣罐通過(guò)管路連接設(shè)置在渦旋式復(fù)合機(jī)的靜渦盤上的進(jìn)出氣口。上述皮帶傳動(dòng)裝置包括皮帶輪23及平帶22，用于將行星輪系齒圈輸出的能量傳遞至發(fā)電機(jī)；皮帶傳動(dòng)裝置的主動(dòng)帶輪與行星輪系的齒圈固定連接，從動(dòng)帶輪與發(fā)電機(jī)軸固定連接。上述渦旋式復(fù)合機(jī)可采用現(xiàn)有技術(shù)中的渦旋式壓縮-膨脹復(fù)合機(jī)，其將氣體壓縮機(jī)與氣體膨脹機(jī)的功能合二為一，利用同一組動(dòng)、靜渦盤之間的配合實(shí)現(xiàn)兩種功能模式，即壓縮儲(chǔ)能和膨脹助力，兩種功能模式之間的切換通過(guò)可控閥實(shí)現(xiàn)。
重點(diǎn)參看圖1，本發(fā)明處于壓縮儲(chǔ)能工況時(shí)的具體流程為外部捕獲的機(jī)械能輸入行星輪系1，輸出的能量一部分通過(guò)皮帶傳動(dòng)裝置2用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)3，多余的能量通過(guò)能量分解及制動(dòng)裝置4用于驅(qū)動(dòng)渦旋式復(fù)合機(jī)5，經(jīng)壓縮后的高壓氣體經(jīng)由管路7儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐8中。該工況下系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖2，行星架19為能量輸入端，齒圈13和太陽(yáng)輪21為輸出端。由齒圈輸出的能量通過(guò)與之固定在一起的平帶22和皮帶輪23傳遞至發(fā)電機(jī)3 ；太陽(yáng)輪軸20及太陽(yáng)輪21將多余能量傳遞至能量分解及制動(dòng)裝置。電磁制動(dòng)器12 不通電，太陽(yáng)輪軸20通過(guò)聯(lián)軸器10帶動(dòng)大齒輪軸沈，此時(shí)超越離合器25處于工作狀態(tài)，即大齒輪M隨大齒輪軸沈同向轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪M與小齒輪9嚙合實(shí)現(xiàn)增速，進(jìn)而帶動(dòng)渦旋式復(fù)合機(jī)5轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行氣體壓縮。被壓縮后的空氣經(jīng)由管路輸送至儲(chǔ)氣罐。當(dāng)不需要儲(chǔ)能時(shí)， 電磁制動(dòng)器12通電工作，太陽(yáng)輪軸20被制動(dòng)，能量?jī)H從齒圈13輸出并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)3工作， 不再傳遞至能量分解及制動(dòng)裝置。此時(shí)系統(tǒng)處于傳統(tǒng)的發(fā)電工況模式。
重點(diǎn)參看圖3，本發(fā)明處于膨脹助力工況時(shí)的具體流程為外部捕獲的機(jī)械能輸入行星輪系1，此時(shí)太陽(yáng)輪軸被制動(dòng)。輸出的能量通過(guò)皮帶傳動(dòng)裝置2用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)3， 但需要提供輔助驅(qū)動(dòng)力。儲(chǔ)氣罐6中的高壓氣體經(jīng)管路7輸送至渦旋式復(fù)合機(jī)5，并在渦旋式復(fù)合機(jī)內(nèi)膨脹釋能，經(jīng)能量合成裝置8與皮帶傳動(dòng)裝置2進(jìn)行能量合成，共同驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)3。該工況下系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖4，外部捕獲的機(jī)械能從行星架19輸入，經(jīng)行星輪系1后能量通過(guò)皮帶傳動(dòng)裝置2輸出至發(fā)電機(jī)3，此時(shí)需要儲(chǔ)能系統(tǒng)為發(fā)電機(jī)3提供輔助驅(qū)動(dòng)力。 來(lái)自儲(chǔ)氣罐的高壓氣體經(jīng)渦旋式復(fù)合機(jī)5膨脹做功，能量經(jīng)復(fù)合機(jī)小齒輪、惰輪27、同步帶齒輪30的嚙合傳遞至同步帶輪軸觀，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)同步帶輪32，通過(guò)同步帶31將能量傳遞至發(fā)電機(jī)3的軸端，實(shí)現(xiàn)與皮帶傳動(dòng)裝置2所傳遞能量的合成，共同為發(fā)電機(jī)3提供驅(qū)動(dòng)力。
上述方式中未述及的部分采取或借鑒已有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。
需要說(shuō)明的是，在本說(shuō)明書的教導(dǎo)下本領(lǐng)域技術(shù)人員所作出的任何等同方式，或明顯變型方式均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于渦旋式復(fù)合機(jī)的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于包括機(jī)械耦合機(jī)構(gòu)、渦旋式復(fù)合機(jī)、發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)氣罐及管路；所述機(jī)械耦合機(jī)構(gòu)包括行星輪系、皮帶傳動(dòng)裝置、能量分解及制動(dòng)裝置和能量合成裝置，上述行星輪系包括行星架、行星輪、太陽(yáng)輪、齒圈、行星輪軸和太陽(yáng)輪軸；外部捕獲的機(jī)械能通過(guò)行星架輸入行星輪系，齒圈和太陽(yáng)輪軸作為輸出端，其中齒圈通過(guò)皮帶傳動(dòng)裝置與發(fā)電機(jī)連接，太陽(yáng)輪軸通過(guò)能量分解及制動(dòng)裝置與渦旋式復(fù)合機(jī)連接；上述能量分解及制動(dòng)裝置包括電磁制動(dòng)器、聯(lián)軸器、超越離合器、大齒輪軸、大齒輪和小齒輪，行星輪系的太陽(yáng)輪軸與電磁制動(dòng)器采用鍵聯(lián)接，與大齒輪軸通過(guò)聯(lián)軸器聯(lián)接，大齒輪軸與大齒輪之間設(shè)置超越離合器，小齒輪固定在渦旋式復(fù)合機(jī)轉(zhuǎn)軸上；當(dāng)需要進(jìn)行能量分解時(shí)，從太陽(yáng)輪軸輸出的能量通過(guò)聯(lián)軸器傳遞到大齒輪軸，此時(shí)電磁制動(dòng)器不通電，超越離合器處于工作狀態(tài)，大齒輪隨太陽(yáng)輪軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)大小齒輪嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)增速并將能量傳遞至渦旋式復(fù)合機(jī)，此時(shí)復(fù)合機(jī)可進(jìn)行氣體壓縮；當(dāng)電磁制動(dòng)器通電時(shí)，直接實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)輪軸的制動(dòng)；上述能量合成裝置包括惰輪、同步帶齒輪、同步帶輪、同步帶和同步帶輪軸，渦旋式復(fù)合機(jī)的軸端小齒輪與惰輪嚙合，惰輪與同步帶齒輪嚙合，同步帶齒輪和同步帶輪固定在同步帶輪軸上，同步帶輪通過(guò)同步帶連接發(fā)電機(jī)。當(dāng)需要進(jìn)行能量合成時(shí)，高壓氣體通過(guò)渦旋式復(fù)合機(jī)膨脹釋能，渦旋式復(fù)合機(jī)的軸端小齒輪與惰輪、惰輪與同步帶齒輪分別嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)降速，再通過(guò)同步帶傳動(dòng)將能量傳遞至發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)與皮帶傳動(dòng)裝置傳遞能量的合成；上述儲(chǔ)氣罐用于存儲(chǔ)壓縮空氣，以及在儲(chǔ)能系統(tǒng)處于膨脹助力模式時(shí)提供高壓氣體，儲(chǔ)氣罐通過(guò)管路連接設(shè)置在渦旋式復(fù)合機(jī)的靜渦盤上的進(jìn)出氣口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于渦旋式復(fù)合機(jī)的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于 所述皮帶傳動(dòng)裝置包括皮帶輪及平帶，用于將行星輪系齒圈輸出的能量傳遞至發(fā)電機(jī)；皮帶傳動(dòng)裝置的主動(dòng)帶輪與行星輪系的齒圈固定連接，從動(dòng)帶輪與發(fā)電機(jī)軸固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于渦旋式復(fù)合機(jī)的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于 所述渦旋式復(fù)合機(jī)將氣體壓縮機(jī)與氣體膨脹機(jī)的功能合二為一，利用同一組動(dòng)、靜渦盤之間的配合實(shí)現(xiàn)兩種功能模式，即壓縮儲(chǔ)能和膨脹助力，兩種功能模式之間的切換通過(guò)可控閥實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
一種基于渦旋式復(fù)合機(jī)的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，特征是包括機(jī)械耦合機(jī)構(gòu)、渦旋式復(fù)合機(jī)、發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)氣罐及管路；機(jī)械耦合機(jī)構(gòu)包括行星輪系、皮帶傳動(dòng)裝置、能量分解及制動(dòng)裝置和能量合成裝置。外部捕獲的機(jī)械能通過(guò)行星架輸入行星輪系，齒圈和太陽(yáng)輪軸作為輸出端，其中齒圈通過(guò)皮帶傳動(dòng)裝置與發(fā)電機(jī)連接，太陽(yáng)輪軸通過(guò)能量分解及制動(dòng)裝置與復(fù)合機(jī)連接；儲(chǔ)氣罐用于存儲(chǔ)壓縮空氣。該壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)壓縮儲(chǔ)能和膨脹助力兩種工作模式；通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)可達(dá)到平抑不穩(wěn)定機(jī)械能的波動(dòng)性，穩(wěn)定發(fā)電輸出的目的。本發(fā)明具有儲(chǔ)能效率高、能量密度高、儲(chǔ)能周期無(wú)限制、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)F01C13/00GK102518473SQ20111040390
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者張承慧, 張棟, 張臻臻, 李珂, 楊興華, 梁新軍, 王吉岱, 王彬 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)