專利名稱：一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及垂直軸風(fēng)カ發(fā)電領(lǐng)域，尤其是具備并/離網(wǎng)發(fā)電的大型垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
人們的生活和工作離不開電，沒有了電的世界是無法想象的，人們的生活沒有了電將是無趣乏味的，人們的生產(chǎn)沒有了電將會(huì)停滯，會(huì)直接導(dǎo)致整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)カ崩潰。電能如此的重要，目前世界各國都相當(dāng)?shù)闹匾曤娔艿拈_發(fā)，比較常用的發(fā)電設(shè)備有風(fēng)カ發(fā)電、水 カ發(fā)電、火力發(fā)電以及核能發(fā)電，火力發(fā)電和核能發(fā)電存在重大污染，不符合人類發(fā)展的需求，目前正逐漸被人類所放棄；而水力發(fā)電的資源小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了人類對(duì)電量的需求；因此清潔環(huán)保、資源豐富的風(fēng)カ發(fā)電將成為今后人類主要開發(fā)的方向。目前采用并網(wǎng)發(fā)電的大型垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)還存在很多問題，而這些難題都是由于自然風(fēng)存在許多的不穩(wěn)定性所引起的。在低風(fēng)速時(shí)，大型的垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)難以啟動(dòng)， 或者根本無法啟動(dòng)，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)白白浪費(fèi)了資源；在正常風(fēng)速時(shí)，大型的垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)雖然能夠啟動(dòng)并工作，但是發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率不高，往往是沒有達(dá)到滿發(fā)的狀態(tài)；在超大風(fēng)時(shí)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速明顯加快，甚至超過了發(fā)電機(jī)本身的額定功率，這時(shí)候的發(fā)電機(jī)處于危險(xiǎn)狀態(tài)，發(fā)電機(jī)部件有可能會(huì)被損壞，而超高的功率輸出同時(shí)也存在一定的危險(xiǎn)。另外，因?yàn)樽匀伙L(fēng)會(huì)無時(shí)無刻的存在小風(fēng)、低風(fēng)速或者高風(fēng)速，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率極其不穩(wěn)定，接入電網(wǎng)時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。我國目前的供電系統(tǒng)是變電站將發(fā)電設(shè)備發(fā)出來的電供應(yīng)到各個(gè)片區(qū)的配電站， 再由配電站向該區(qū)域的居民和エ廠供電，對(duì)于偏遠(yuǎn)的地區(qū)來說，這種并網(wǎng)供電的方式存在造價(jià)成本高，維修難等諸多問題，因此造成偏遠(yuǎn)地區(qū)供電難的問題，目前也是各級(jí)政府亟須解決的問題，離網(wǎng)發(fā)電無疑是決絕該問題的最好的途徑，而如何利用風(fēng)カ發(fā)電解決該問題成為了人們研發(fā)的方向。無論是并網(wǎng)還是離網(wǎng)的風(fēng)カ發(fā)電，在白天，人們的生產(chǎn)活動(dòng)用電需求比較大，變電站的供電十分緊張，有時(shí)候甚至需要實(shí)行區(qū)域分開用電來解決用電緊缺的問題；而到了夜晚，人們的生產(chǎn)活動(dòng)用電需求比較小，此時(shí)變電站的供電是富余，這些富余的電能無法投入到人們的生產(chǎn)生活中而最后導(dǎo)致浪費(fèi)，如何將該部分浪費(fèi)的電能再利用也是更好解決風(fēng)カ 發(fā)電機(jī)并網(wǎng)或離網(wǎng)發(fā)電存在的其他問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決技術(shù)問題是提供ー種垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，使其發(fā)電功率對(duì)電網(wǎng)不會(huì)造成沖擊；能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化其他形式的能量進(jìn)行儲(chǔ)存，然后再轉(zhuǎn)換為電能，一定程度上解決了電能浪費(fèi)的問題，同時(shí)也決絕了大型垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)離網(wǎng)發(fā)電的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是ー種垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，所述發(fā)電系統(tǒng)包括中心塔柱、設(shè)置在中心塔柱上的一個(gè)底層發(fā)電單元及ー個(gè)以上設(shè)于底層發(fā)電単元上方的高層發(fā)電単元，所述底層發(fā)電單元包括與中心塔柱樞接的風(fēng)輪、設(shè)置在風(fēng)輪下方的外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)，所述外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的定子環(huán)抱所述中心塔柱，外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子環(huán)繞所述定子旋轉(zhuǎn)，外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上端與所述風(fēng)輪連接；所述儲(chǔ)能系統(tǒng)包括高壓氣體發(fā)生裝置、蓄水裝置和水輪機(jī)，所述高壓氣體發(fā)生裝置包括至少ー個(gè)高壓儲(chǔ)氣罐和與其配合的空氣壓縮機(jī)，所述蓄水裝置包括至少ー個(gè)水箱；所述空氣壓縮機(jī)通過進(jìn)氣管道與所述高壓儲(chǔ)氣罐連通，所述高壓儲(chǔ)氣罐通過出氣管道與所述水箱連通；所述水輪機(jī)包括環(huán)抱所述中心塔柱的葉輪和包裹葉輪的殼體，所述殼體上設(shè)有進(jìn)水口和出水ロ，所述水箱通過出水管道與所述水輪機(jī)進(jìn)水口連接，所述水輪機(jī)的葉輪與所述外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子下端連接；所述發(fā)電系統(tǒng)通過電纜向所述空氣壓縮機(jī)供電。作為改進(jìn)，所述高層發(fā)電單元包括與所述中心塔柱樞接的の形的風(fēng)輪、限制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的剎車裝置、套在中心塔柱上的主齒輪、兩個(gè)以上的內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)、用于安裝內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的安裝平臺(tái)；所述主齒輪分別通過ー套齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)與所述內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸聯(lián)接。作為改進(jìn)，所述中心塔柱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，所述中心塔柱的中心設(shè)有從底部直通頂部的通道，所述安裝平臺(tái)環(huán)抱所述中心塔柱，所述安裝平臺(tái)與所述中心塔柱一體灌漿成型，所述安裝平臺(tái)上設(shè)有安裝螺孔，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)通過螺栓固定在所述安裝平臺(tái)上。作為改進(jìn)，所述蓄水裝置包括兩個(gè)水箱，所述水輪機(jī)出水ロ通過回水管道與所述水箱連通。作為改進(jìn)，所述高壓氣體發(fā)生裝置包括兩個(gè)高壓儲(chǔ)氣罐和兩個(gè)空氣壓縮機(jī)，兩個(gè)所述高壓儲(chǔ)氣罐分別為第一高壓儲(chǔ)氣罐、第二高壓儲(chǔ)氣罐，兩個(gè)所述空氣壓縮機(jī)分別為第一空氣壓縮機(jī)、第二空氣壓縮機(jī)，所述第二空氣壓縮機(jī)通過第一氣管與所述第一高壓儲(chǔ)氣罐連通；所述第一空氣壓縮機(jī)通過第二氣管與所述出氣管道連通。作為改進(jìn)，所述進(jìn)氣管道、出氣管道、第一氣管、第二氣管、出水管道及回水管道上均設(shè)有閥門。作為改進(jìn)，所述出水管道上設(shè)有增壓設(shè)備。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比所帯來的有益效果是1)能夠在低風(fēng)速風(fēng)輪難以啟動(dòng)發(fā)電機(jī)時(shí)，水輪機(jī)可作為輔助啟動(dòng)，在風(fēng)輪和水輪機(jī)共同帶動(dòng)下，發(fā)電機(jī)可以做到輕松啟動(dòng)；2)發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行狀態(tài)下，通過水輪機(jī)推動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，從而拖動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子增速，使發(fā)電機(jī)達(dá)到滿發(fā)功率狀態(tài)；3)在超大風(fēng)速時(shí)，使水輪機(jī)反方向旋轉(zhuǎn)，從而抑制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子速度的增加，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子恢復(fù)到額定轉(zhuǎn)速狀態(tài)，使其發(fā)電功率對(duì)電網(wǎng)不會(huì)造成沖擊；4)儲(chǔ)能系統(tǒng)與發(fā)電系統(tǒng)相互配合，能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化其他形式的能量進(jìn)行儲(chǔ)存，然后再轉(zhuǎn)換為電能，一定程度上解決了電能浪費(fèi)的問題，同時(shí)也決絕了大型垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)離網(wǎng)發(fā)電的問題。

圖1為本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]圖2為實(shí)施例I垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能系統(tǒng)管路圖。圖3為實(shí)施例2垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能系統(tǒng)管路圖。圖4為實(shí)施例2儲(chǔ)能系統(tǒng)水箱剖視圖。圖5為實(shí)施例3垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能系統(tǒng)管路圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步說明。實(shí)施例I—種垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，包括儲(chǔ)能系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)。如圖I所示，所述發(fā)電系統(tǒng)包括中心塔柱24、設(shè)置在中心塔柱24上的ー個(gè)底層發(fā)電單元及ー個(gè)以上設(shè)于底層發(fā)電単元上方的高層發(fā)電単元，本實(shí)施例的中心塔柱24上設(shè)有ー個(gè)底層發(fā)電單兀和ー個(gè)高層發(fā)電單兀。所述底層發(fā)電單元包括與中心塔柱24樞接的風(fēng)輪25、設(shè)置在風(fēng)輪25下方的外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12，所述外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的定子121環(huán)抱所述中心塔柱24，外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)子122環(huán)繞所述定子121旋轉(zhuǎn)，外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)子122上端與所述風(fēng)輪25連接。所述高層發(fā)電單元包括風(fēng)輪17、限制風(fēng)輪17轉(zhuǎn)速的剎車裝置(未標(biāo)示)、主齒輪
18、兩個(gè)以上的內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)20、用于安裝內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)20的安裝平臺(tái)23;所述風(fēng)輪17為 O形風(fēng)輪，所述風(fēng)輪17至少包括兩片均勻分布的葉片，所述風(fēng)輪17上端設(shè)有第一軸承16， 所述第一軸承16的內(nèi)圈固定套在所述中心塔柱24上，所述第一軸承16的外圈與所述風(fēng)輪 17上端固定連接，所述風(fēng)輪17下端設(shè)有第二軸承19，所述第二軸承19的內(nèi)圈固定套在所述中心塔柱24上，所述第二軸承19的外圈與所述風(fēng)輪17下端固定連接，所述風(fēng)輪17通過第一軸承16和第二軸承19與所述中心塔柱24樞接；所述第一軸承16與第二軸承19之間設(shè)有兩根以上均勻分布在同一圓周上的連接管26，所述連接管26上端與第一軸承16的外圈連接，下端與第二軸承19的外圈連接；所述主齒輪18套在所述中心塔柱24上，所述主齒輪18與所述第二軸承19的外圈連接，風(fēng)輪17通過第二軸承19帶動(dòng)主齒輪18旋轉(zhuǎn)，所述主齒輪18分別通過一套齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)與所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，本實(shí)施例齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)為ー個(gè)錐齒輪22，風(fēng)輪17受風(fēng)力作用旋轉(zhuǎn)，其動(dòng)カ依次通過主齒輪18、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞到每臺(tái)內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)20的轉(zhuǎn)軸，為每一臺(tái)內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)20提供機(jī)械能，從而進(jìn)行發(fā)電。所述中心塔柱24為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，所述中心塔柱24的中心設(shè)有從底部直通頂部的通道，所述安裝平臺(tái)23環(huán)抱所述中心塔柱24，所述安裝平臺(tái)23與所述中心塔柱24 — 體灌漿成型，所述安裝平臺(tái)23上設(shè)有安裝螺孔，所述發(fā)電機(jī)通過螺栓固定在所述安裝平臺(tái) 23上。如圖2所示，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)包括高壓氣體發(fā)生裝置、蓄水裝置和水輪機(jī)。所述高壓氣體發(fā)生裝置包括至少ー個(gè)密閉的高壓儲(chǔ)氣罐2和與其配合的空氣壓縮機(jī)1，本實(shí)施例只包括一個(gè)密閉的高壓儲(chǔ)氣罐2和一個(gè)空氣壓縮機(jī)I ;所述蓄水裝置包括至少ー個(gè)密閉的水箱3，本實(shí)施例只包括一個(gè)水箱3。所述空氣壓縮機(jī)I通過進(jìn)氣管道4與所述高壓儲(chǔ)氣罐2 連通，所述進(jìn)氣管道4上設(shè)有手動(dòng)閥門8 ;所述高壓儲(chǔ)氣罐2通過調(diào)節(jié)閥9與出氣管道5連接，出氣管道5與所述水箱3頂部連通，所述出氣管道5上設(shè)有手動(dòng)閥門8 ;空氣壓縮機(jī)I通過第二氣管14與出氣管道5連通，所述第二氣管14上設(shè)有手動(dòng)閥門8 ;所述水箱3底部引出出水管道6，通過出水管道6與所述水輪機(jī)10進(jìn)水口連接，所述出水管道6上設(shè)有手動(dòng)閥門8和至少ー個(gè)增壓機(jī)13，所述出水管道6通過增壓閥門11與水輪機(jī)10進(jìn)水口連接；所述水輪機(jī)10設(shè)置在底層發(fā)電単元下方，所述水輪機(jī)10包括環(huán)抱所述中心塔柱24的葉輪101 和包裹葉輪101的殼體102，所述殼體102上設(shè)有進(jìn)水口(未標(biāo)示)和出水ロ(未標(biāo)示)，所述水箱上設(shè)有進(jìn)水管道和出水管道6，所述水箱3通過出水管道6與所述水輪機(jī)10進(jìn)水ロ連接，所述水輪機(jī)10的葉輪101與所述外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)子122下端連接。本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能發(fā)電原理如下(I)發(fā)電系統(tǒng)將富余的電量通過電纜向儲(chǔ)能系統(tǒng)的空氣壓縮機(jī)I輸送；(2)空氣壓縮機(jī)I得電工作，通過進(jìn)氣管道4將空氣壓縮進(jìn)高壓儲(chǔ)氣罐2中，使高壓儲(chǔ)氣罐2中的空氣分子勢能增加，完成電能到空氣的分子勢能的轉(zhuǎn)換；(3)水箱3內(nèi)裝有水，需要啟動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)電吋，高壓儲(chǔ)氣罐2中的高壓氣體通過出氣管道5釋放到水箱3中，水箱3內(nèi)氣壓增加，當(dāng)氣壓達(dá)到指定值時(shí)，將水箱3內(nèi)的水通過出水管道6釋放至水輪機(jī)10，出水管道6內(nèi)的水在氣壓作用下產(chǎn)生一定的動(dòng)能，從而完成空氣分子勢能到水的動(dòng)能的轉(zhuǎn)換；(4)具有動(dòng)能的水沿著出水管道6達(dá)到水輪機(jī)10并推動(dòng)水輪機(jī)10的葉輪101轉(zhuǎn)動(dòng)，從而完成水的動(dòng)能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換；水輪機(jī)10的葉輪101帶動(dòng)底層發(fā)電單元的外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使底層發(fā)電単元發(fā)電，最后完成機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換。對(duì)于底層發(fā)電單元來說，儲(chǔ)能系統(tǒng)起到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出功率的目的外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的啟動(dòng)方式低風(fēng)速外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12難以啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)，推動(dòng)水輪機(jī)10轉(zhuǎn)動(dòng)，通過風(fēng)輪和水輪機(jī)10葉輪101的共同作用實(shí)現(xiàn)外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12 的啟動(dòng)。外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的發(fā)電方式外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12在正常發(fā)電但沒有達(dá)到滿發(fā)的情況下，速度傳感器測量出風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)速度，并將信號(hào)回饋到控制器中，控制器將該信號(hào)與預(yù)設(shè)信號(hào)進(jìn)行比較，控制出水管道6上電磁閥的流量，出水管道6中的水流經(jīng)過增壓機(jī)13的再次增壓形成強(qiáng)大的水柱沖向水輪機(jī)10的葉輪101，加快了水輪機(jī)10的葉輪101以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，隨著風(fēng)輪速度慢慢上升，電磁閥的流量逐漸減小，使出水管道6中的水柱對(duì)水輪機(jī)10的葉輪101的作用減弱，使外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)子能夠平穩(wěn)的到達(dá)額定轉(zhuǎn)速。在儲(chǔ)能系統(tǒng)的輔助下，底層發(fā)電単元能夠時(shí)刻的保持在滿發(fā)狀態(tài)，使該發(fā)電単元接入電網(wǎng)時(shí)更穩(wěn)定。外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的剎車方式超大風(fēng)使外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12轉(zhuǎn)速超過而定轉(zhuǎn)速的情況下，速度傳感器測量出風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)速度，并將信號(hào)回饋到控制器中，控制器將該信號(hào)與預(yù)設(shè)信號(hào)進(jìn)行比較，控制電磁閥的流量和水輪機(jī)10進(jìn)水口的方向。出水管道6中的水柱與葉輪101旋轉(zhuǎn)方向相反的作用在葉輪101上，對(duì)第葉輪101施加一個(gè)反向的推力，從而限制了外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)子速度的最大值，使底層發(fā)電単元的發(fā)電狀態(tài)保持在滿發(fā)狀態(tài)。實(shí)施例2—種垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，包括儲(chǔ)能系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)。如圖I所示，所述發(fā)電系統(tǒng)包括中心塔柱24、設(shè)置在中心塔柱24上的ー個(gè)底層發(fā)電單元及ー個(gè)以上設(shè)于底層發(fā)電単元上方的高層發(fā)電単元，本實(shí)施例的中心塔柱24上設(shè)有ー個(gè)底層發(fā)電單兀和ー個(gè)高層發(fā)電單兀。[0044]所述底層發(fā)電單元包括與中心塔柱24樞接的風(fēng)輪、設(shè)置在風(fēng)輪下方的外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12，所述外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的定子環(huán)抱所述中心塔柱24，外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)子環(huán)繞所述定子旋轉(zhuǎn)，外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)子上端與所述風(fēng)輪連接。所述高層發(fā)電單元包括風(fēng)輪17、限制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的剎車裝置、主齒輪18、兩個(gè)以上的內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)20、用于安裝內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)20的安裝平臺(tái)23 ;所述風(fēng)輪17為の形風(fēng)輪， 所述風(fēng)輪17至少包括兩片均勻分布的葉片，所述風(fēng)輪17上端設(shè)有第一軸承16，所述第一軸承16的內(nèi)圈固定套在所述中心塔柱24上，所述第一軸承16的外圈與所述風(fēng)輪17上端固定連接，所述風(fēng)輪17下端設(shè)有第二軸承19，所述第二軸承19的內(nèi)圈固定套在所述中心塔柱 24上，所述第二軸承19的外圈與所述風(fēng)輪17下端固定連接，所述風(fēng)輪17通過第一軸承16 和第二軸承19與所述中心塔柱24樞接；所述第一軸承16與第二軸承19之間設(shè)有兩根以上均勻分布在同一圓周上的連接管26，所述連接管26上端與第一軸承16的外圈連接，下端與第二軸承19的外圈連接；所述主齒輪18套在所述中心塔柱24上，所述主齒輪18與所述第二軸承19的外圈連接，風(fēng)輪17通過第二軸承19帶動(dòng)主齒輪18旋轉(zhuǎn)，所述主齒輪18分別通過一套齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)與所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，本實(shí)施例的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)為ー個(gè)錐形齒輪22，風(fēng)，17受風(fēng)力作用旋轉(zhuǎn)，其動(dòng)カ依次通過主齒輪18、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞到每臺(tái)內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)20的轉(zhuǎn)軸，為每一臺(tái)內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)20提供機(jī)械能，從而進(jìn)行發(fā)電。所述中心塔柱24為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，所述中心塔柱24的中心設(shè)有從底部直通頂部的通道，所述安裝平臺(tái)23環(huán)抱所述中心塔柱24，所述安裝平臺(tái)23與所述中心塔柱24 — 體灌漿成型，所述安裝平臺(tái)23上設(shè)有安裝螺孔，所述發(fā)電機(jī)通過螺栓固定在所述安裝平臺(tái) 23上。如圖3、4所示，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)包括高壓氣體發(fā)生裝置、蓄水裝置和水輪機(jī)10。所述高壓氣體發(fā)生裝置包括兩個(gè)密閉的高壓儲(chǔ)氣罐和兩個(gè)空氣壓縮機(jī)，兩個(gè)所述高壓儲(chǔ)氣罐分別為第一高壓儲(chǔ)氣罐2a、第二高壓儲(chǔ)氣罐2b，兩個(gè)所述空氣壓縮機(jī)分別為第一空氣壓縮機(jī) la、第二空氣壓縮機(jī)Ib ;所述蓄水裝置包括兩個(gè)水箱，分別為第一水箱3a和第二水箱3b。所述第一空氣壓縮機(jī)Ia通過進(jìn)氣管道4與所述第一高壓儲(chǔ)氣罐2a連通，所述進(jìn)氣管道4上設(shè)有手動(dòng)閥門8 ;所述第二空氣壓縮機(jī)Ib通過進(jìn)氣管道4與所述第二高壓儲(chǔ)氣罐2b連通， 所述進(jìn)氣管道4上設(shè)有手動(dòng)閥門8 ;所述第二空氣壓縮機(jī)Ib通過第一氣管15與所述第一高壓儲(chǔ)氣罐2a連通，所述第一氣管15上設(shè)有手動(dòng)閥門8 ;所述第一高壓儲(chǔ)氣罐2a通過調(diào)節(jié)閥9與兩根出氣管道5連接，所述出氣管道5分別與所述第一水箱3a和第二水箱3b頂部連通，所述出氣管道5上設(shè)有手動(dòng)閥門8 ;第一空氣壓縮機(jī)Ia通過第二氣管14與出氣管道5連通，所述第二氣管14上設(shè)有手動(dòng)閥門8 ;所述第二高壓儲(chǔ)氣罐2b通過調(diào)節(jié)閥9與兩根出氣管道5連接，所述出氣管道5分別與所述第一水箱3a和第二水箱3b的頂部連通，所述出氣管道5上設(shè)有手動(dòng)閥門8 ;所述第一水箱3a和第二水箱3b底部引出出水管道6，所述出水管道6通過增壓閥門11與水輪機(jī)10進(jìn)水口連接，且所述出水管道6上設(shè)有手動(dòng)閥門8和增壓機(jī)13 ;所述水輪機(jī)10設(shè)置在底層發(fā)電単元下方，所述水輪機(jī)10包括環(huán)抱所述中心塔柱24的葉輪101和包裹葉輪101的殼體102，所述殼體102上設(shè)有進(jìn)水口(未標(biāo)示) 和出水ロ(未標(biāo)示)，所述水箱3通過出水管道6與所述水輪機(jī)10進(jìn)水口連接，所述水輪機(jī) 10出水ロ通過回水管道分別與所述第一水箱3a和第二水箱3b頂部連通，所述回水管道上設(shè)有手動(dòng)閥門8，所述水輪機(jī)10的葉輪101與所述外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)子122下端連接。[0048]本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能發(fā)電原理如下(I)發(fā)電系統(tǒng)將富余的電量通過電纜向儲(chǔ)能系統(tǒng)的第一空氣壓縮機(jī)Ia和第二空氣壓縮機(jī)Ib輸送；(2)第一空氣壓縮機(jī)Ia和第二空氣壓縮機(jī)Ib得電工作，第一空氣壓縮機(jī)Ia通過進(jìn)氣管道4將空氣壓縮進(jìn)第一高壓儲(chǔ)氣罐2a中，使第一高壓儲(chǔ)氣罐2a中的空氣分子勢能増加；第二空氣壓縮機(jī)Ib通過進(jìn)氣管道4將空氣壓縮進(jìn)第二高壓儲(chǔ)氣罐2b中，使第二高壓儲(chǔ)氣罐2b中的空氣分子勢能增加，完成電能到空氣的分子勢能的轉(zhuǎn)換；必要吋，第二空氣壓縮機(jī)Ib通過第一氣管15將空氣壓縮進(jìn)第一高壓儲(chǔ)氣罐2a中，加快第一高壓儲(chǔ)氣罐2a 的儲(chǔ)氣速度；(2)第一水箱3a或第二水箱3b內(nèi)裝有水,裝有水的水箱為工作水箱,沒有水的水箱為備用水箱，需要啟動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電吋，第一高壓儲(chǔ)氣罐2a和/或第二高壓儲(chǔ)氣罐 2b中的高壓氣體通過出氣管道5釋放到工作水箱中，工作水箱內(nèi)氣壓增加，當(dāng)氣壓達(dá)到指定值時(shí)，將工作水箱內(nèi)的水通過出水管道6釋放至水輪機(jī)10，出水管道6內(nèi)的水在氣壓作用下廣生一定的動(dòng)能，從而完成空氣分子勢能到水的動(dòng)能的轉(zhuǎn)換；在啟動(dòng)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)時(shí)發(fā)電站然具有富余電能或者第一高壓儲(chǔ)氣罐2a和第二高壓儲(chǔ)氣罐2b內(nèi)的氣壓無法達(dá)到工作狀態(tài)時(shí)，第一空氣壓縮機(jī)Ia通過第二氣管14和出氣管道5直接將高壓氣體注入工作水箱中；(3)具有動(dòng)能的水沿著出水管道6達(dá)到水輪機(jī)10并推動(dòng)水輪機(jī)10的葉輪101轉(zhuǎn)動(dòng)，從而完成水的動(dòng)能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換；水輪機(jī)10的葉輪101帶動(dòng)外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使底層發(fā)電単元發(fā)電，最后完成機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換；(4)具有動(dòng)能的水對(duì)水輪機(jī)10做功后通過回水管道進(jìn)入到備用水箱中，直到工作水箱中的水全部轉(zhuǎn)移到備用水箱中后，備用水箱成為新的工作水箱，原工作水箱成為新的備用水禮;(5)第一高壓儲(chǔ)氣罐2a和/或第二高壓儲(chǔ)氣罐2b中的高壓氣體通過出氣管道5 釋放到新的工作水箱中，如此循環(huán)上述步驟(2) (4)直到將第一高壓儲(chǔ)氣罐2a和第二高壓儲(chǔ)氣罐2b中的高壓氣體釋放完為止。對(duì)于底層發(fā)電單元來說，儲(chǔ)能系統(tǒng)起到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出功率的目的外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的啟動(dòng)方式低風(fēng)速外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12難以啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)，推動(dòng)水輪機(jī)10轉(zhuǎn)動(dòng)，通過風(fēng)輪和水輪機(jī)10葉輪101的共同作用實(shí)現(xiàn)外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12 的啟動(dòng)。外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的發(fā)電方式外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12在正常發(fā)電但沒有達(dá)到滿發(fā)的情況下，速度傳感器測量出風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)速度，并將信號(hào)回饋到控制器中，控制器將該信號(hào)與預(yù)設(shè)信號(hào)進(jìn)行比較，控制出水管道6上電磁閥的流量，出水管道6中的水流經(jīng)過增壓機(jī)13的再次增壓形成強(qiáng)大的水柱沖向水輪機(jī)10的葉輪101，加快了水輪機(jī)10的葉輪101以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，隨著風(fēng)輪速度慢慢上升，電磁閥的流量逐漸減小，使出水管道6中的水柱對(duì)水輪機(jī)10的葉輪101的作用減弱，使外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)子能夠平穩(wěn)的到達(dá)額定轉(zhuǎn)速。在儲(chǔ)能系統(tǒng)的輔助下，底層發(fā)電単元能夠時(shí)刻的保持在滿發(fā)狀態(tài)，使該發(fā)電単元接入電網(wǎng)時(shí)更穩(wěn)定。外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的剎車方式超大風(fēng)使外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12轉(zhuǎn)速超過而定轉(zhuǎn)速的情況下，速度傳感器測量出風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)速度，并將信號(hào)回饋到控制器中，控制器將該信號(hào)與預(yù)設(shè)信號(hào)進(jìn)行比較，控制電磁閥的流量和水輪機(jī)10進(jìn)水口的方向。出水管道6中的水柱與葉輪101旋轉(zhuǎn)方向相反的作用在葉輪101上，對(duì)第葉輪101施加一個(gè)反向的推力，從而限制了外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)子速度的最大值，使底層發(fā)電單元的發(fā)電狀態(tài)保持在滿發(fā)狀態(tài)。實(shí)施例3如圖5所示，與實(shí)施例I不同的是，儲(chǔ)能系統(tǒng)的高壓氣體發(fā)生裝置包只包括一個(gè)密閉的高壓儲(chǔ)氣罐2和一個(gè)空氣壓縮機(jī)I ;所述蓄水裝置包括兩個(gè)相互連通的水箱，第一水箱 3a和第二水箱3b，兩個(gè)水箱之間設(shè)有閥門(未標(biāo)示)控制其連通。所述空氣壓縮機(jī)I通過進(jìn)氣管道4與所述高壓儲(chǔ)氣罐2連通，所述進(jìn)氣管道4上設(shè)有手動(dòng)閥門8 ;所述高壓儲(chǔ)氣罐2 通過調(diào)節(jié)閥9與出氣管道5連接，出氣管道5與所述第一水箱3a頂部連通，所述出氣管道5 上設(shè)有手動(dòng)閥門8 ;空氣壓縮機(jī)I通過第二氣管14與出氣管道5連通，所述第二氣管14上設(shè)有手動(dòng)閥門8 ;所述第一水箱3a底部引出出水管道6，通過出水管道6與所述水輪機(jī)10 進(jìn)水口連接，所述出水管道6上設(shè)有手動(dòng)閥門8和至少一個(gè)增壓機(jī)13，所述出水管道6通過增壓閥門11與水輪機(jī)10進(jìn)水口連接；水輪機(jī)10出水口通過回水管道7與第二水箱3b連通。本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能發(fā)電原理如下(I)發(fā)電系統(tǒng)將富余的電量通過電纜向儲(chǔ)能系統(tǒng)的空氣壓縮機(jī)I輸送；(2)空氣壓縮機(jī)I得電工作，空氣壓縮機(jī)I通過進(jìn)氣管道4將空氣壓縮進(jìn)高壓儲(chǔ)氣罐2中，使高壓儲(chǔ)氣罐2中的空氣分子勢能增加；(2)第一水箱3a內(nèi)裝有水，需要啟動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電時(shí)，高壓儲(chǔ)氣罐2中的高壓氣體通過出氣管道5釋放到第一水箱3a中，第一水箱3a內(nèi)氣壓增加，當(dāng)氣壓達(dá)到指定值時(shí)，第一作水箱3a內(nèi)的水通過出水管道6釋放至水輪機(jī)10，出水管道6內(nèi)的水在氣壓作用下廣生一定的動(dòng)能，從而完成空氣分子勢能到水的動(dòng)能的轉(zhuǎn)換；在啟動(dòng)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)時(shí)發(fā)電站然具有富余電能或者高壓儲(chǔ)氣罐2內(nèi)的氣壓無法達(dá)到工作狀態(tài)時(shí)，空氣壓縮機(jī)I通過第二氣管14和出氣管道5直接將高壓氣體注入第一水箱3a中；(3)具有動(dòng)能的水沿著出水管道6達(dá)到水輪機(jī)10并推動(dòng)水輪機(jī)10的葉輪101轉(zhuǎn)動(dòng)，從而完成水的動(dòng)能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換；水輪機(jī)10的葉輪101帶動(dòng)外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使底層發(fā)電單元發(fā)電，最后完成機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換；(4)具有動(dòng)能的水對(duì)水輪機(jī)10做功后通過回水管道7進(jìn)入到第二水箱3b中，直到第一水箱3a中的水全部轉(zhuǎn)移到第二水箱中后，釋放第一水箱3a內(nèi)的高壓氣體并將第二水箱3b中的水重新流回到第一水箱3a中；(5)高壓儲(chǔ)氣罐中的高壓氣體再次通過出氣管道5釋放到新的第一水箱中，如此循環(huán)上述步驟(2) (4)直到將高壓儲(chǔ)氣罐2中的高壓氣體釋放完為止。綜上所述，本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，使其發(fā)電功率對(duì)電網(wǎng)不會(huì)造成沖擊；能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化其他形式的能量進(jìn)行儲(chǔ)存，然后再轉(zhuǎn)換為電能，一定程度上解決了電能浪費(fèi)的問題，同時(shí)也決絕了大型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)離網(wǎng)發(fā)電的問題。
權(quán)利要求1.ー種垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，所述發(fā)電系統(tǒng)包括中心塔柱、設(shè)置在中心塔柱上的一個(gè)底層發(fā)電單元及ー個(gè)以上設(shè)于底層發(fā)電単元上方的高層發(fā)電単元，所述底層發(fā)電單元包括與中心塔柱樞接的風(fēng)輪、設(shè)置在風(fēng)輪下方的外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)，所述外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的定子環(huán)抱所述中心塔柱，外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子環(huán)繞所述定子旋轉(zhuǎn)，外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上端與所述風(fēng)輪連接；其特征在于所述儲(chǔ)能系統(tǒng)包括高壓氣體發(fā)生裝置、蓄水裝置和水輪機(jī)，所述高壓氣體發(fā)生裝置包括至少ー個(gè)高壓儲(chǔ)氣罐和與其配合的空氣壓縮機(jī)，所述蓄水裝置包括至少ー個(gè)水箱；所述空氣壓縮機(jī)通過進(jìn)氣管道與所述高壓儲(chǔ)氣罐連通，所述高壓儲(chǔ)氣罐通過出氣管道與所述水箱連通；所述水輪機(jī)包括環(huán)抱所述中心塔柱的葉輪和包裹葉輪的殼體，所述殼體上設(shè)有進(jìn)水口和出水ロ，所述水箱通過出水管道與所述水輪機(jī)進(jìn)水 ロ連接，所述水輪機(jī)的葉輪與所述外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子下端連接；所述發(fā)電系統(tǒng)通過電纜向所述空氣壓縮機(jī)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述高層發(fā)電単元包括與所述中心塔柱樞接的の形的風(fēng)輪、限制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的剎車裝置、套在中心塔柱上的主齒輪、兩個(gè)以上的內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)、用于安裝內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的安裝平臺(tái)；所述主齒輪分別通過ー套齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)與所述內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述中心塔柱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，所述中心塔柱的中心設(shè)有從底部直通頂部的通道，所述安裝平臺(tái)環(huán)抱所述中心塔柱，所述安裝平臺(tái)與所述中心塔柱一體灌漿成型，所述安裝平臺(tái)上設(shè)有安裝螺孔，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)通過螺栓固定在所述安裝平臺(tái)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述蓄水裝置包括兩個(gè)水箱，所述水輪機(jī)出水ロ通過回水管道與所述水箱連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的ー種垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述高壓氣體發(fā)生裝置包括兩個(gè)高壓儲(chǔ)氣罐和兩個(gè)空氣壓縮機(jī)，兩個(gè)所述高壓儲(chǔ)氣罐分別為第一高壓儲(chǔ)氣罐、第二高壓儲(chǔ)氣罐，兩個(gè)所述空氣壓縮機(jī)分別為第一空氣壓縮機(jī)、第二空氣壓縮機(jī)，所述第二空氣壓縮機(jī)通過第一氣管與所述第一高壓儲(chǔ)氣罐連通；所述第一空氣壓縮機(jī)通過第二氣管與所述出氣管道連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述進(jìn)氣管道、出氣管道、第一氣管、第二氣管、出水管道及回水管道上均設(shè)有閥門。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述出水管道上設(shè)有增壓設(shè)備。
專利摘要一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，包括儲(chǔ)能系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)包括高壓氣體發(fā)生裝置、蓄水裝置和水輪機(jī)，高壓氣體發(fā)生裝置包括至少一個(gè)密閉的高壓儲(chǔ)氣罐和與其配合的空氣壓縮機(jī)，蓄水裝置包括至少一個(gè)密閉的水箱；空氣壓縮機(jī)通過進(jìn)氣管道與高壓儲(chǔ)氣罐連通，高壓儲(chǔ)氣罐通過出氣管道與水箱連通；水箱通過出水管道與水輪機(jī)進(jìn)水口連接，水輪機(jī)的葉輪與所述外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子下端連接；所述發(fā)電系統(tǒng)通過電纜向所述空氣壓縮機(jī)供電。系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，使其發(fā)電功率對(duì)電網(wǎng)不會(huì)造成沖擊；能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化其他形式的能量進(jìn)行儲(chǔ)存，然后再轉(zhuǎn)換為電能，一定程度上解決了電能浪費(fèi)的問題，同時(shí)也解決了大型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)離網(wǎng)發(fā)電的問題。
文檔編號(hào)F03D9/02GK202348585SQ20112041974
公開日2012年7月25日 申請日期2011年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月29日
發(fā)明者鄧允河 申請人:鄧允河