本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種塔式升阻型垂直軸多層風(fēng)力儲(chǔ)能發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

目前已知的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是通過風(fēng)葉直接連接到發(fā)電機(jī)組上或者通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，將風(fēng)力轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備。通常包括風(fēng)輪、傳動(dòng)系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、控制與安全系統(tǒng)、機(jī)艙、塔架和基礎(chǔ)。這種發(fā)電系統(tǒng)過程復(fù)雜，技術(shù)難度大，設(shè)備制造成本和運(yùn)行成本高，最根本的問題是風(fēng)能密度低，風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率低，風(fēng)速的隨機(jī)性使風(fēng)電存在著間歇性，不穩(wěn)定性和不可控性，電力并網(wǎng)難度大，這些是制約風(fēng)電大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵問題。

中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng) 說明書CN105156158A 公開了一種風(fēng)力發(fā)電裝置，該裝置包括風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、高壓儲(chǔ)氣罐、汽輪發(fā)電機(jī)組，根據(jù)該說明書所述，只是一種能夠生產(chǎn)交流電的風(fēng)力發(fā)電裝置，從該說明書中所述也沒有儲(chǔ)能功能，其儲(chǔ)氣罐當(dāng)風(fēng)大超壓后安全閥排壓棄能，風(fēng)速達(dá)不到設(shè)計(jì)要求和無風(fēng)時(shí)汽輪機(jī)無法穩(wěn)定運(yùn)行或啟動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的上述問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)要求簡(jiǎn)捷，設(shè)備造價(jià)低，使用年限長(zhǎng)，并可大幅度提高風(fēng)能轉(zhuǎn)換率，生產(chǎn)出電壓穩(wěn)定、電流穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定、電力并網(wǎng)容易的風(fēng)力儲(chǔ)能發(fā)電裝置。

本發(fā)明解決所述問題采用的技術(shù)方案是：一種塔式升阻型垂直軸多層風(fēng)力儲(chǔ)能發(fā)電裝置，主要是風(fēng)機(jī)通過齒輪箱和離合器與空氣壓縮機(jī)連接，壓縮空氣通過管道輸入到壓縮空氣儲(chǔ)能密閉氣室增壓儲(chǔ)能，按設(shè)計(jì)要求將高壓氣流通過管道和輸入自動(dòng)控制閥輸入到恒壓空氣密閉氣室再通過管道和輸出自動(dòng)控制閥連接，將穩(wěn)定可調(diào)控的高壓氣流通過高壓氣流噴頭噴射驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，電源通過配電盤并網(wǎng)或直輸用電戶。

采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明與現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相比，其突出的特點(diǎn)是：

通過垂直軸風(fēng)機(jī)多層風(fēng)力儲(chǔ)能可按風(fēng)力發(fā)電微型、小型、中型、大型等不同裝機(jī)容量要求設(shè)計(jì)制造不同高度的塔身和相應(yīng)層數(shù)的風(fēng)機(jī)儲(chǔ)能系統(tǒng)；離合器可實(shí)現(xiàn)摘檔后風(fēng)機(jī)無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，待風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)掛檔帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)工作，從而解決垂直軸風(fēng)機(jī)停機(jī)后帶負(fù)荷再啟動(dòng)困難的問題。壓縮空氣儲(chǔ)能密閉氣室是將現(xiàn)有風(fēng)機(jī)直接連接發(fā)電機(jī)的技術(shù)變?yōu)轱L(fēng)機(jī)不直接連接發(fā)電機(jī)，從而解決了風(fēng)電受氣候變化而存在的間歇性和不穩(wěn)定性。由于壓縮空氣儲(chǔ)能密閉氣室增壓儲(chǔ)能這樣就增加了空氣的密度和壓力，從而提高了風(fēng)能轉(zhuǎn)換率，可使2m/s到40m/s的風(fēng)力得到充分利用，不存在棄風(fēng)現(xiàn)象?？墒篃o風(fēng)和風(fēng)力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)將儲(chǔ)存的高壓氣流提供給恒壓空氣密閉氣室繼續(xù)作用渦輪發(fā)電機(jī)組工作，其特點(diǎn)是：大風(fēng)儲(chǔ)能，小風(fēng)補(bǔ)能，無風(fēng)輸能，這樣就大大的增加了儲(chǔ)能發(fā)電的時(shí)數(shù)。

恒壓空氣密閉氣室輸出的高壓氣流值和輸入的高壓氣流值是通過輸入、輸出高壓氣流自動(dòng)控制閥調(diào)控，達(dá)到輸入和輸出基本相當(dāng)，使恒壓密閉氣室氣壓按設(shè)計(jì)基本保持恒定不變，從而使渦輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，提供電壓穩(wěn)定、電流穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定的高質(zhì)量電能。由于高壓氣流的輸入和輸出是可控的，這樣就解決了當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)：最大功率跟蹤、偏航控制、變漿距、并網(wǎng)低電壓穿越，無功控制能力，有功功率變化控制和頻率控制等，完全可達(dá)到LVRT對(duì)并網(wǎng)風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行功能的要求。并且可按電網(wǎng)要求實(shí)現(xiàn)峰谷調(diào)節(jié)。這樣本發(fā)明即可實(shí)施風(fēng)機(jī)離網(wǎng)運(yùn)行，又從根本上解決了制約風(fēng)電大規(guī)模應(yīng)用的因素。

由于本發(fā)明減掉了變漿距、逆變器、入網(wǎng)調(diào)控設(shè)備等諸多設(shè)施，在發(fā)電機(jī)組上不需要配備昂貴的永磁發(fā)電機(jī)組，普通機(jī)組即可正常運(yùn)行發(fā)電，而且發(fā)電設(shè)備可地面安裝，宜于維護(hù)修理，這樣就能大幅度的降低風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1 是檢索到的一種風(fēng)力發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 是本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。

圖1中：風(fēng)機(jī)1，空氣壓縮機(jī)2，高壓儲(chǔ)氣罐3，氣輪發(fā)電機(jī)4，輸入電網(wǎng)線路5。

圖2中：H型垂直軸風(fēng)機(jī)6，齒輪箱7，離合器8，空氣壓縮機(jī)9，塔身10，進(jìn)氣管道11，壓縮空氣儲(chǔ)能密閉氣室12，儲(chǔ)能密閉氣室安全閥13，儲(chǔ)能密閉氣室壓力表14，高壓氣流輸入管道15，高壓氣流輸入自動(dòng)控制閥16，恒壓空氣密閉氣室17，恒壓空氣密閉氣室安全閥18，恒壓空氣密閉氣室壓力表19，恒壓氣流輸出管道20，可控氣流輸出自動(dòng)控制閥21，高壓氣流噴頭22，渦輪發(fā)電機(jī)組23，發(fā)電機(jī)輸出線路24，配電盤25，并網(wǎng)線路26，直接用戶線路27。

具體實(shí)施方式

圖1所示風(fēng)機(jī)1與空氣壓縮機(jī)2連接，壓縮空氣通過管道輸送到高壓儲(chǔ)氣罐3，通過管道與汽輪發(fā)電機(jī)組4連接作工發(fā)電，電源通過輸入電網(wǎng)線路5并網(wǎng)。

圖2給出本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖：H型垂直軸風(fēng)機(jī)6與齒輪箱7連接按設(shè)計(jì)增大齒輪轉(zhuǎn)數(shù)，離合器8連接齒輪箱7和空氣壓縮機(jī)9，實(shí)現(xiàn)按需要摘、掛檔。塔身10可按裝機(jī)容量不同設(shè)計(jì)高度、直徑和層數(shù)；空氣壓縮機(jī)9通過進(jìn)氣管道11將壓縮空氣輸入到壓縮空氣儲(chǔ)能密閉氣室12增壓儲(chǔ)能，在儲(chǔ)能密閉氣室12上裝有安全閥13和壓力表14，壓縮空氣儲(chǔ)能密閉氣室12的高壓氣流通過高壓氣流輸入管道15和高壓氣流輸入自動(dòng)控制閥16按設(shè)計(jì)要求持續(xù)的輸入恒壓空氣密閉氣室17，在恒壓密閉氣室17上裝有安全閥18和壓力表19，恒壓密閉氣室17的高壓氣流通過恒壓氣流管道20和可控氣流輸出自動(dòng)控制閥21按設(shè)計(jì)要求通過高壓氣流噴頭22噴射出穩(wěn)定的氣流做工于渦輪發(fā)電機(jī)組23發(fā)電，通過發(fā)電機(jī)輸出線路24和配電盤25將電壓穩(wěn)定、電流穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定的高質(zhì)量電能分配到并網(wǎng)線路26和直接用戶線路27。