風力壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風力壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)電機，其中，發(fā)電機上設置有葉輪，葉輪上連接有設置在機組外殼中的葉輪軸，葉輪軸上連接有圓錐齒輪主動輪，圓錐齒輪主動輪嚙合有圓錐齒輪被動輪，圓錐齒輪被動輪上連接有軟軸；軟軸穿過設置在其外側的塔筒，軟軸的底部連接有儲氣發(fā)電機組，儲氣發(fā)電機組上設置有管道連接有壓縮空氣發(fā)電機組。本發(fā)明中的壓縮空氣發(fā)電裝置不但可以用在本發(fā)明風力壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)方面，而且可用于大型的壓縮空氣儲能發(fā)電和壓縮空氣動力車輛及小型壓縮空氣發(fā)電方面。它結構簡單，可靠，便于實施，各方面都成本小，真正的高效、清潔、可操控性強。
【專利說明】風力壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風力壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)，屬于風力發(fā)電【技術領域】。

【背景技術】
[0002]當今世界，能源問題日漸嚴峻，環(huán)境問題日益惡化。所以各國都在大力發(fā)展清潔能源，包括水力發(fā)電、太陽能發(fā)電、風力發(fā)電等。而水力發(fā)電和太陽能發(fā)電不但要求條件比較苛刻，也對環(huán)境造成了一定的影響，相比而下，風力發(fā)電是對環(huán)境影響最小的一種發(fā)電方式，然而風力發(fā)電現(xiàn)在也是弊端不少，首先造價高，而且設備復雜、日常維護和維修難度高。最主要的是風力發(fā)電不穩(wěn)定，沒有一定的持續(xù)性，白天用電高峰風小，晚上用電少時風大，有時好長時間沒風，有時風大的設備都怕承受不了。造成了大量棄風棄電的資源浪費。通過大的電容和飛輪儲電雖然能平穩(wěn)的輸出電力，但是也是時間有限，而且成本高的讓人難以接受。壓縮空氣能儲存巨大的能量，是近些年發(fā)展研究的一種新的儲能方式，有大量的專利技術涉及壓縮空氣儲能方面，在風電用壓縮空氣儲能這一塊，這些技術大部分是用的二種方式，一種是用風力發(fā)電機發(fā)出電再用電驅動壓縮機制得壓縮空氣，第二種是把空氣壓縮機設計在風機上部原來發(fā)電機的部位。這兩種方式都有極大的缺陷，第一種是多了一套動力系統(tǒng)，第二種是要用長長的管道把氣引到地面上的儲氣倉，氣體在壓縮的過程中能產(chǎn)生幾百度的高溫。所以這兩種在生產(chǎn)壓縮空氣的過程中都造成了能量的流失。在國外，壓縮空氣儲能已是成熟的技術，但它是一種基于燃氣輪機的儲能技術。只不過是將燃氣輪機的壓縮機和透平分開，在儲能時，用電能將空氣壓縮并存于儲氣室中；在釋能時，高壓空氣從儲氣室釋放，進入燃燒室膨脹做功發(fā)電。這種氣輪機技術結構復雜，成本極高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有風力發(fā)電機成本高、設備復雜、維護難度大，不能平穩(wěn)、高效的長時間持續(xù)發(fā)電等問題，本發(fā)明風力壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)提出了一個新的技術解決方案，它技術實用可行，結構簡單有效，能量流失小，能實現(xiàn)不間斷的平穩(wěn)供電。它是用發(fā)電機葉輪直接通過一根軟軸，直接驅動設在地面的空氣壓縮機，產(chǎn)出的壓縮空氣可以分配調(diào)節(jié)用于發(fā)電和儲能。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下。
[0005]一種風力壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)電機，其中，發(fā)電機上設置有葉輪，葉輪上連接有設置在機組外殼中的葉輪軸，葉輪軸上連接有圓錐齒輪主動輪，圓錐齒輪主動輪嚙合有圓錐齒輪被動輪，圓錐齒輪被動輪上連接有軟軸；軟軸穿過設置在其外側的塔筒，軟軸的底部連接有儲氣發(fā)電機組，儲氣發(fā)電機組上設置有管道連接有壓縮空氣發(fā)電機組。
[0006]進一步地，壓縮空氣發(fā)電機組包括第一氣水倉和第二氣水倉，第一氣水倉和第二氣水倉之間設置有水蝸輪機，水蝸輪機上分別連接有第二水管道和第三水管道，第二水管道上設置有第一閥門并與第一氣水倉相連接，第二水管道上連接有分管并設置有第四閥門與第二氣水倉相連接；第三水管道上設置有第二閥門并與第二氣水倉相連接，第三水管道上設置有分管并設置有第五閥門與第一氣水倉相連接；第一氣水倉和第二氣水倉頂部分別設置有第一氣管道和第二氣管道，第一氣管道和第二氣管道另一端連接有調(diào)節(jié)閥門；；第一氣水倉和第二氣水倉頂部的另一側上分別設置有第六閥門和第三閥門。
[0007]進一步地，儲氣發(fā)電機組中設置有空氣壓縮機，空氣壓縮機上分別設置有第七閥門和第八閥門予以連接有兩個出氣管道，一個出氣管道與管道連接從而與壓縮空氣發(fā)電機組相連接，另一出氣管道連接有第三氣水倉；第三氣水倉上連接有水倉，水倉連接有氣倉；水倉中設置有熱量交換器。第三氣水倉與水倉之間設置有水蒸氣發(fā)電機組，水蒸氣發(fā)電機組上設置有進氣管與第三氣水倉相連接，水蒸氣發(fā)電機組上設置有出氣管與水倉相連接。水倉上部設置有水倉排氣加水口。水倉中設置有水泵，水泵出口與第三氣水倉相連接，水泵出口上設置有第九閥門；氣倉與水倉的連接管上設置有第十閥門。
[0008]本發(fā)明所述的閥門為氣動或電動的閥門，由自動系統(tǒng)控制開關，完全能實現(xiàn)全自動。
[0009]該發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明中的壓縮空氣發(fā)電裝置不但可以用在本發(fā)明風力壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)方面，而且可用于大型的壓縮空氣儲能發(fā)電和壓縮空氣動力車輛及小型壓縮空氣發(fā)電方面。它結構簡單，可靠，便于實施，各方面都成本小，真正的高效、清潔、可操控性強。本發(fā)明風力壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)，在上部去掉了變速部分和發(fā)電機組，這樣不但減少了上部的重量，減少了塔筒的強度成本，而且主要減少了發(fā)電機組的成本，還減輕了日常維護成本。在下部，本發(fā)明把空氣壓縮機的發(fā)熱部設計在一個氣水倉內(nèi)，最大程度上減少了能量的流失，而且除了空氣壓縮機和發(fā)電機組，其余的只是些密封倉和管道，成本很低。完全實現(xiàn)了風力發(fā)電成本低，發(fā)電穩(wěn)定、持續(xù)時間長、易操控、可調(diào)節(jié)、能量流失小的特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明實施例中的風力壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)的結構示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明實施例中的風力壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)中的壓縮空氣發(fā)電機組結構示意圖。
[0012]圖3是本發(fā)明實施例中的風力壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)中的儲氣發(fā)電機組結構示意圖。
[0013]圖中標記說明:1、塔筒；2、壓縮空氣發(fā)電機組；3、管道；4、儲氣發(fā)電機組；5、葉輪；6、葉輪軸；7、圓錐齒輪主動輪；8、圓錐齒輪被動輪；9、機組外殼；10、軟軸；201、第一氣水倉；202、第二氣水倉；220、第一水管道；203、第二水管道；204、第三水管道；205、第一閥門;206、第二閥門;207、第三閥門;208、第四閥門；209、第五閥門；210、第六閥門；211、調(diào)節(jié)閥門；212、水蝸輪機；213、第一氣管道；214、第二氣管道；401、第三氣水倉；402、水倉；403、氣倉；404、空氣壓縮機；405、第七閥門；406、第八閥門；407、第九閥門；408、第十閥門；409、水倉排氣加水口 ；410、進氣管；411、出氣管；412、水蒸氣發(fā)電機組；413、熱量交換器；414、水泵。

【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行描述，以便更好的理解本發(fā)明。實施例
[0015]如圖1所示的一種風力壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)電機，其中，發(fā)電機上設置有葉輪5，葉輪5上連接有設置在機組外殼9中的葉輪軸6，葉輪軸6上連接有圓錐齒輪主動輪7，圓錐齒輪主動輪7嚙合有圓錐齒輪被動輪8，圓錐齒輪被動輪8上連接有軟軸10 ；軟軸10穿過設置在其外側的塔筒1，軟軸10的底部連接有儲氣發(fā)電機組4，儲氣發(fā)電機組4上設置有管道3連接有壓縮空氣發(fā)電機組2。
[0016]如圖2所示的壓縮空氣發(fā)電機組2包括第一氣水倉201和第二氣水倉202，第一氣水倉201和第二氣水倉202之間設置有水蝸輪機212，水蝸輪機212上分別連接有第二水管道203和第三水管道204，第二水管道203上設置有第一閥門205并與第一氣水倉201相連接，第二水管道203上連接有分管并設置有第四閥門208與第二氣水倉202相連接；第三水管道204上設置有第二閥門206并與第二氣水倉202相連接，第三水管道204上設置有分管并設置有第五閥門209與第一氣水倉201相連接；第一氣水倉201和第二氣水倉202頂部分別設置有第一氣管道213和第二氣管道214，第一氣管道213和第二氣管道214另一端連接有調(diào)節(jié)閥門211 ；;第一氣水倉201和第二氣水倉202頂部的另一側上分別設置有第六閥門210和第三閥門207。
[0017]如圖3所不的儲氣發(fā)電機組4中設置有空氣壓縮機404,空氣壓縮機404上分別設置有第七閥門405和第八閥門406予以連接有兩個出氣管道，一個出氣管道與管道3連接從而與壓縮空氣發(fā)電機組2相連接，另一出氣管道連接有第三氣水倉401 ;第三氣水倉401上連接有水倉402，水倉402連接有氣倉403 ;水倉402中設置有熱量交換器413。第三氣水倉401與水倉402之間設置有水蒸氣發(fā)電機組412，水蒸氣發(fā)電機組412上設置有進氣管410與第三氣水倉401相連接，水蒸氣發(fā)電機組412上設置有出氣管411與水倉402相連接。水倉402上部設置有水倉排氣加水口 409。水倉402中設置有水泵414，水泵414出口與第三氣水倉401相連接，水泵414出口上設置有第九閥門407 ;氣倉403與水倉402的連接管上設置有第十閥門408。
[0018]該裝置是，葉輪5在有風的情況下轉動，葉輪軸6跟著轉動，固定在葉輪軸6上的圓錐齒輪主動輪7也轉動后帶動被動齒輪8，齒輪8帶動軟軸10，軟軸10將動力輸送到儲氣發(fā)電機組4中的空氣壓縮機404。
[0019]軟軸10將動力輸入到空氣壓縮機404后，產(chǎn)生的高壓氣體被調(diào)節(jié)到兩路，在用電高峰時，關閉第八閥門406，打開第七閥門405，高壓氣通過管道3直接到達壓縮空氣發(fā)電機組2發(fā)電輸出，在用電低谷時關閉第七閥門405，打開第八閥門406，高壓氣到經(jīng)過第三氣水倉401、水倉402，通過熱量交換器413后、到達氣倉403儲存。這時第十閥門408是關閉狀態(tài)。
[0020]在需要用儲能發(fā)電時，第十閥門408打開，高壓氣體通過水倉402、第三氣水倉401、通過熱量交換器413吸收熱量膨脹，最后到達壓縮空氣發(fā)電機組2發(fā)電輸出。
[0021]在空氣壓縮機404工作時，會產(chǎn)生很高的溫度，會在第三氣水倉401內(nèi)制造出大量的高溫高壓水蒸氣，水蒸氣通過進氣管410到達水蒸氣發(fā)電機組412發(fā)電，排出的水和氣通過出氣管411到達水倉402內(nèi)形成一個循環(huán)。
[0022]在第三氣水倉401內(nèi)的水位下降到接近警戒水們時，平時關閉的第九閥門407打開，水泵414向第三氣水倉401供水，到正常水位時水泵414關閉，第九閥門407關閉。
[0023]壓縮空氣發(fā)電機工作流程是這樣的:
調(diào)節(jié)閥門211打開第一氣管道213，同時關閉第二氣管道214，同時第一閥門205、第二閥門206、第三閥門207打開，同時第四閥門208、第五閥門209、第六閥門210關閉。這樣，高壓氣通過第一氣管道213到達第一氣水倉201，第一氣水倉201內(nèi)的水受到壓力后經(jīng)過第二水管路203、第三水管道204和水蝸輪機212到達第二氣水倉202,在這個過程中，水帶動水蝸輪機212轉動進行動力輸出，第二氣水倉202內(nèi)的氣體通過第二閥門206排出。等第一氣水倉201內(nèi)的水流完時，調(diào)節(jié)閥門211關閉第一氣管路213，同時打開了第二氣管路214，同時第一閥門205、第二閥門206、第三閥門207關閉，同時第四閥門208、第五閥門209、第六閥門210打開，這樣高壓氣通過第二氣管道214到達第二氣水倉202，這樣第二氣水倉202內(nèi)的水經(jīng)過第一水管路220、第三水管道204和水蝸輪機212到達第一氣水倉201，在這個過程中，水帶動水蝸輪機212轉動進行動力輸出，第一氣水倉201內(nèi)的氣體通過第六閥門210排出。這樣就完成了一個循環(huán)而進入下一個循環(huán)。
[0024]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種風力壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)電機，其特征在于:所述發(fā)電機上設置有葉輪，所述葉輪上連接有設置在機組外殼中的葉輪軸，所述葉輪軸上連接有圓錐齒輪主動輪，所述圓錐齒輪主動輪嚙合有圓錐齒輪被動輪，所述圓錐齒輪被動輪上連接有軟軸；所述軟軸穿過設置在其外側的塔筒，所述軟軸的底部連接有儲氣發(fā)電機組，所述儲氣發(fā)電機組上設置有管道連接有壓縮空氣發(fā)電機組。
2.根據(jù)權利要求1所述的風力壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述壓縮空氣發(fā)電機組包括第一氣水倉和第二氣水倉，所述第一氣水倉和第二氣水倉之間設置有水蝸輪機，所述水蝸輪機上分別連接有第二水管道和第三水管道，所述第二水管道上設置有第一閥門并與第一氣水倉相連接，所述第二水管道上連接有分管并設置有第四閥門與第二氣水倉相連接；所述第三水管道上設置有第二閥門并與第二氣水倉相連接，所述第三水管道上設置有分管并設置有第五閥門與第一氣水倉相連接；所述第一氣水倉和第二氣水倉頂部分別設置有第一氣管道和第二氣管道，所述第一氣管道和第二氣管道另一端連接有調(diào)節(jié)閥門；所述第一氣水倉和第二氣水倉頂部的另一側上分別設置有第六閥門和第三閥門。
3.根據(jù)權利要求1所述的風力壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述儲氣發(fā)電機組中設置有空氣壓縮機，所述空氣壓縮機上分別設置有第七閥門和第八閥門予以連接有兩個出氣管道，一個出氣管道與管道連接從而與壓縮空氣發(fā)電機組相連接，另一出氣管道連接有第三氣水倉；所述第三氣水倉上連接有水倉，所述水倉連接有氣倉；所述水倉中設置有熱量交換器；所述第三氣水倉與水倉之間設置有水蒸氣發(fā)電機組，所述水蒸氣發(fā)電機組上設置有進氣管與第三氣水倉相連接，所述水蒸氣發(fā)電機組上設置有出氣管與水倉相連接；所述水倉上部設置有水倉排氣加水口 ；所述水倉中設置有水泵，所述水泵出口與第三氣水倉相連接，所述水泵出口上設置有第九閥門；所述氣倉與水倉的連接管上設置有第十閥門。
【文檔編號】F03D9/02GK104454374SQ201410634390
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權日:2014年11月12日
【發(fā)明者】包俊鴻 申請人:包俊鴻