风力压缩空气储能发电系统.pdf

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410634390.8 (22)申请日 2014.11.12 F03D 9/02(2006.01) (71)申请人 包俊鸿 地址 043100 山西省运城市新绛县城内安子 巷 9 号 (72)发明人 包俊鸿 (54) 发明名称 风力压缩空气储能发电系统 (57) 摘要 本发明涉及一种风力压缩空气储能发电系 统， 包括发电机， 其中， 发电机上设置有叶轮， 叶轮 上连接有设置在机组外壳中的叶轮轴， 叶轮轴上 连接有圆锥齿轮主动轮， 圆锥齿轮主动轮啮合有 圆锥齿轮被动轮， 圆锥齿轮被动轮上连接有软轴 ； 软轴穿过设置在其外侧的塔筒， 软。

2、轴的底部连接 有储气发电机组， 储气发电机组上设置有管道连 接有压缩空气发电机组。本发明中的压缩空气 发电装置不但可以用在本发明风力压缩空气储能 发电系统方面， 而且可用于大型的压缩空气储能 发电和压缩空气动力车辆及小型压缩空气发电方 面。它结构简单， 可靠， 便于实施， 各方面都成本 小， 真正的高效、 清洁、 可操控性强。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104454374 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104454374 A 1/1 页 2 1. 一种。

3、风力压缩空气储能发电系统， 包括发电机， 其特征在于 ： 所述发电机上设置有 叶轮， 所述叶轮上连接有设置在机组外壳中的叶轮轴， 所述叶轮轴上连接有圆锥齿轮主动 轮， 所述圆锥齿轮主动轮啮合有圆锥齿轮被动轮， 所述圆锥齿轮被动轮上连接有软轴 ； 所述 软轴穿过设置在其外侧的塔筒， 所述软轴的底部连接有储气发电机组， 所述储气发电机组 上设置有管道连接有压缩空气发电机组。 2. 根据权利要求 1 所述的风力压缩空气储能发电系统， 其特征在于 ： 所述压缩空气发 电机组包括第一气水仓和第二气水仓， 所述第一气水仓和第二气水仓之间设置有水蜗轮 机， 所述水蜗轮机上分别连接有第二水管道和第三水管道， 。

4、所述第二水管道上设置有第一 阀门并与第一气水仓相连接， 所述第二水管道上连接有分管并设置有第四阀门与第二气水 仓相连接 ； 所述第三水管道上设置有第二阀门并与第二气水仓相连接， 所述第三水管道上 设置有分管并设置有第五阀门与第一气水仓相连接 ； 所述第一气水仓和第二气水仓顶部 分别设置有第一气管道和第二气管道， 所述第一气管道和第二气管道另一端连接有调节阀 门 ； 所述第一气水仓和第二气水仓顶部的另一侧上分别设置有第六阀门和第三阀门。 3. 根据权利要求 1 所述的风力压缩空气储能发电系统， 其特征在于 ： 所述储气发电机 组中设置有空气压缩机， 所述空气压缩机上分别设置有第七阀门和第八阀门予。

5、以连接有两 个出气管道， 一个出气管道与管道连接从而与压缩空气发电机组相连接， 另一出气管道连 接有第三气水仓 ； 所述第三气水仓上连接有水仓， 所述水仓连接有气仓 ； 所述水仓中设置 有热量交换器 ； 所述第三气水仓与水仓之间设置有水蒸气发电机组， 所述水蒸气发电机组 上设置有进气管与第三气水仓相连接， 所述水蒸气发电机组上设置有出气管与水仓相连 接 ； 所述水仓上部设置有水仓排气加水口 ； 所述水仓中设置有水泵， 所述水泵出口与第三 气水仓相连接， 所述水泵出口上设置有第九阀门 ； 所述气仓与水仓的连接管上设置有第十 阀门。 权 利 要 求 书 CN 104454374 A 2 1/4 页。

6、 3 风力压缩空气储能发电系统 技术领域 0001 本发明涉及一种风力压缩空气储能发电系统， 属于风力发电技术领域。 背景技术 0002 当今世界， 能源问题日渐严峻， 环境问题日益恶化。所以各国都在大力发展清洁 能源， 包括水力发电、 太阳能发电、 风力发电等。而水力发电和太阳能发电不但要求条件比 较苛刻， 也对环境造成了一定的影响， 相比而下， 风力发电是对环境影响最小的一种发电方 式， 然而风力发电现在也是弊端不少， 首先造价高， 而且设备复杂、 日常维护和维修难度高。 最主要的是风力发电不稳定， 没有一定的持续性， 白天用电高峰风小， 晚上用电少时风大， 有时好长时间没风， 有时风大的。

7、设备都怕承受不了。造成了大量弃风弃电的资源浪费。通 过大的电容和飞轮储电虽然能平稳的输出电力， 但是也是时间有限， 而且成本高的让人难 以接受。 压缩空气能储存巨大的能量， 是近些年发展研究的一种新的储能方式， 有大量的专 利技术涉及压缩空气储能方面， 在风电用压缩空气储能这一块， 这些技术大部分是用的二 种方式， 一种是用风力发电机发出电再用电驱动压缩机制得压缩空气， 第二种是把空气压 缩机设计在风机上部原来发电机的部位。这两种方式都有极大的缺陷， 第一种是多了一套 动力系统， 第二种是要用长长的管道把气引到地面上的储气仓， 气体在压缩的过程中能产 生几百度的高温。所以这两种在生产压缩空气的。

8、过程中都造成了能量的流失。 在国外， 压 缩空气储能已是成熟的技术， 但它是一种基于燃气轮机的储能技术。只不过是将燃气轮机 的压缩机和透平分开， 在储能时， 用电能将空气压缩并存于储气室中 ； 在释能时， 高压空气 从储气室释放， 进入燃烧室膨胀做功发电。这种气轮机技术结构复杂， 成本极高。 发明内容 0003 为了解决现有风力发电机成本高、 设备复杂、 维护难度大， 不能平稳、 高效的长时 间持续发电等问题， 本发明风力压缩空气储能发电系统提出了一个新的技术解决方案， 它 技术实用可行， 结构简单有效， 能量流失小， 能实现不间断的平稳供电。它是用发电机叶轮 直接通过一根软轴， 直接驱动设在。

9、地面的空气压缩机， 产出的压缩空气可以分配调节用于 发电和储能。 0004 为了实现上述目的， 本发明的技术方案如下。 0005 一种风力压缩空气储能发电系统， 包括发电机， 其中， 发电机上设置有叶轮， 叶轮 上连接有设置在机组外壳中的叶轮轴， 叶轮轴上连接有圆锥齿轮主动轮， 圆锥齿轮主动轮 啮合有圆锥齿轮被动轮， 圆锥齿轮被动轮上连接有软轴 ； 软轴穿过设置在其外侧的塔筒， 软 轴的底部连接有储气发电机组， 储气发电机组上设置有管道连接有压缩空气发电机组。 0006 进一步地， 压缩空气发电机组包括第一气水仓和第二气水仓， 第一气水仓和第二 气水仓之间设置有水蜗轮机， 水蜗轮机上分别连接有。

10、第二水管道和第三水管道， 第二水管 道上设置有第一阀门并与第一气水仓相连接， 第二水管道上连接有分管并设置有第四阀门 与第二气水仓相连接 ； 第三水管道上设置有第二阀门并与第二气水仓相连接， 第三水管道 说 明 书 CN 104454374 A 3 2/4 页 4 上设置有分管并设置有第五阀门与第一气水仓相连接 ； 第一气水仓和第二气水仓顶部分别 设置有第一气管道和第二气管道， 第一气管道和第二气管道另一端连接有调节阀门 ； ； 第一 气水仓和第二气水仓顶部的另一侧上分别设置有第六阀门和第三阀门。 0007 进一步地， 储气发电机组中设置有空气压缩机， 空气压缩机上分别设置有第七阀 门和第八阀。

11、门予以连接有两个出气管道， 一个出气管道与管道连接从而与压缩空气发电机 组相连接， 另一出气管道连接有第三气水仓 ； 第三气水仓上连接有水仓， 水仓连接有气仓 ； 水仓中设置有热量交换器。第三气水仓与水仓之间设置有水蒸气发电机组， 水蒸气发电机 组上设置有进气管与第三气水仓相连接， 水蒸气发电机组上设置有出气管与水仓相连接。 水仓上部设置有水仓排气加水口。 水仓中设置有水泵， 水泵出口与第三气水仓相连接， 水泵 出口上设置有第九阀门 ； 气仓与水仓的连接管上设置有第十阀门。 0008 本发明所述的阀门为气动或电动的阀门， 由自动系统控制开关， 完全能实现全自 动。 0009 该发明的有益效果在。

12、于 ： 本发明中的压缩空气发电装置不但可以用在本发明风力 压缩空气储能发电系统方面， 而且可用于大型的压缩空气储能发电和压缩空气动力车辆及 小型压缩空气发电方面。 它结构简单， 可靠， 便于实施， 各方面都成本小， 真正的高效、 清洁、 可操控性强。 本发明风力压缩空气储能发电系统， 在上部去掉了变速部分和发电机组， 这样 不但减少了上部的重量， 减少了塔筒的强度成本， 而且主要减少了发电机组的成本， 还减轻 了日常维护成本。 在下部， 本发明把空气压缩机的发热部设计在一个气水仓内， 最大程度上 减少了能量的流失， 而且除了空气压缩机和发电机组， 其余的只是些密封仓和管道， 成本很 低。完全实。

13、现了风力发电成本低， 发电稳定、 持续时间长、 易操控、 可调节、 能量流失小的特 点。 附图说明 0010 图 1 是本发明实施例中的风力压缩空气储能发电系统的结构示意图。 0011 图 2 是本发明实施例中的风力压缩空气储能发电系统中的压缩空气发电机组结 构示意图。 0012 图 3 是本发明实施例中的风力压缩空气储能发电系统中的储气发电机组结构示 意图。 0013 图中标记说明 ： 1、 塔筒 ； 2、 压缩空气发电机组 ； 3、 管道 ； 4、 储气发电机组 ； 5、 叶 轮 ； 6、 叶轮轴 ； 7、 圆锥齿轮主动轮 ； 8、 圆锥齿轮被动轮 ； 9、 机组外壳 ； 10、 软轴 ；。

14、 201、 第一气 水仓 ； 202、 第二气水仓 ； 220、 第一水管道 ； 203、 第二水管道 ； 204、 第三水管道 ； 205、 第一阀 门 ； 206、 第二阀门 ； 207、 第三阀门 ； 208、 第四阀门 ； 209、 第五阀门 ； 210、 第六阀门 ； 211、 调 节阀门 ； 212、 水蜗轮机 ； 213、 第一气管道 ； 214、 第二气管道 ； 401、 第三气水仓 ； 402、 水仓 ； 403、 气仓 ； 404、 空气压缩机 ； 405、 第七阀门 ； 406、 第八阀门 ； 407、 第九阀门 ； 408、 第十阀门 ； 409、 水仓排气加水口 ； 。

15、410、 进气管 ； 411、 出气管 ； 412、 水蒸气发电机组 ； 413、 热量交换器 ； 414、 水泵。 具体实施方式 0014 下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述， 以便更好的理解本发明。 说 明 书 CN 104454374 A 4 3/4 页 5 实施例 0015 如图 1 所示的一种风力压缩空气储能发电系统， 包括发电机， 其中， 发电机上设置 有叶轮 5， 叶轮 5 上连接有设置在机组外壳 9 中的叶轮轴 6， 叶轮轴 6 上连接有圆锥齿轮主 动轮 7， 圆锥齿轮主动轮 7 啮合有圆锥齿轮被动轮 8， 圆锥齿轮被动轮 8 上连接有软轴 10 ； 软轴 10 穿过设。

16、置在其外侧的塔筒 1， 软轴 10 的底部连接有储气发电机组 4， 储气发电机组 4 上设置有管道 3 连接有压缩空气发电机组 2。 0016 如图2所示的压缩空气发电机组2包括第一气水仓201和第二气水仓202， 第一气 水仓201和第二气水仓202之间设置有水蜗轮机212， 水蜗轮机212上分别连接有第二水管 道203和第三水管道204， 第二水管道203上设置有第一阀门205并与第一气水仓201相连 接， 第二水管道203上连接有分管并设置有第四阀门208与第二气水仓202相连接 ； 第三水 管道 204 上设置有第二阀门 206 并与第二气水仓 202 相连接， 第三水管道 204 上。

17、设置有分 管并设置有第五阀门 209 与第一气水仓 201 相连接 ； 第一气水仓 201 和第二气水仓 202 顶 部分别设置有第一气管道213和第二气管道214， 第一气管道213和第二气管道214另一端 连接有调节阀门 211 ； 第一气水仓 201 和第二气水仓 202 顶部的另一侧上分别设置有第 六阀门 210 和第三阀门 207。 0017 如图3所示的储气发电机组4中设置有空气压缩机404， 空气压缩机404上分别设 置有第七阀门 405 和第八阀门 406 予以连接有两个出气管道， 一个出气管道与管道 3 连接 从而与压缩空气发电机组 2 相连接， 另一出气管道连接有第三气水仓。

18、 401 ； 第三气水仓 401 上连接有水仓 402， 水仓 402 连接有气仓 403 ； 水仓 402 中设置有热量交换器 413。第三气 水仓 401 与水仓 402 之间设置有水蒸气发电机组 412， 水蒸气发电机组 412 上设置有进气 管 410 与第三气水仓 401 相连接， 水蒸气发电机组 412 上设置有出气管 411 与水仓 402 相 连接。水仓 402 上部设置有水仓排气加水口 409。水仓 402 中设置有水泵 414， 水泵 414 出 口与第三气水仓 401 相连接， 水泵 414 出口上设置有第九阀门 407 ； 气仓 403 与水仓 402 的 连接管上设置。

19、有第十阀门 408。 0018 该装置是， 叶轮 5 在有风的情况下转动， 叶轮轴 6 跟着转动， 固定在叶轮轴 6 上的 圆锥齿轮主动轮 7 也转动后带动被动齿轮 8， 齿轮 8 带动软轴 10， 软轴 10 将动力输送到储 气发电机组 4 中的空气压缩机 404。 0019 软轴 10 将动力输入到空气压缩机 404 后， 产生的高压气体被调节到两路， 在用电 高峰时， 关闭第八阀门406， 打开第七阀门405， 高压气通过管道3直接到达压缩空气发电机 组2发电输出， 在用电低谷时关闭第七阀门405， 打开第八阀门406， 高压气到经过第三气水 仓 401、 水仓 402， 通过热量交换器。

20、 413 后、 到达气仓 403 储存。这时第十阀门 408 是关闭状 态。 0020 在需要用储能发电时， 第十阀门 408 打开， 高压气体通过水仓 402、 第三气水仓 401、 通过热量交换器 413 吸收热量膨胀， 最后到达压缩空气发电机组 2 发电输出。 0021 在空气压缩机404工作时， 会产生很高的温度， 会在第三气水仓401内制造出大量 的高温高压水蒸气， 水蒸气通过进气管410到达水蒸气发电机组412发电， 排出的水和气通 过出气管 411 到达水仓 402 内形成一个循环。 0022 在第三气水仓 401 内的水位下降到接近警戒水们时， 平时关闭的第九阀门 407 打 。

21、说 明 书 CN 104454374 A 5 4/4 页 6 开， 水泵 414 向第三气水仓 401 供水， 到正常水位时水泵 414 关闭， 第九阀门 407 关闭。 0023 压缩空气发电机工作流程是这样的 ： 调节阀门 211 打开第一气管道 213， 同时关闭第二气管道 214， 同时第一阀门 205、 第二 阀门 206、 第三阀门 207 打开， 同时第四阀门 208、 第五阀门 209、 第六阀门 210 关闭。这样， 高压气通过第一气管道 213 到达第一气水仓 201， 第一气水仓 201 内的水受到压力后经过 第二水管路 203、 第三水管道 204 和水蜗轮机 212 。

22、到达第二气水仓 202， 在这个过程中， 水带 动水蜗轮机 212 转动进行动力输出， 第二气水仓 202 内的气体通过第二阀门 206 排出。等 第一气水仓 201 内的水流完时， 调节阀门 211 关闭第一气管路 213， 同时打开了第二气管 路 214， 同时第一阀门 205、 第二阀门 206、 第三阀门 207 关闭， 同时第四阀门 208、 第五阀门 209、 第六阀门 210 打开， 这样高压气通过第二气管道 214 到达第二气水仓 202， 这样第二气 水仓202内的水经过第一水管路220、 第三水管道204和水蜗轮机212到达第一气水仓201， 在这个过程中， 水带动水蜗轮机212转动进行动力输出， 第一气水仓201内的气体通过第六 阀门 210 排出。这样就完成了一个循环而进入下一个循环。 0024 以上所述是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员 来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也视为 本发明的保护范围。 说 明 书 CN 104454374 A 6 1/3 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 104454374 A 7 2/3 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 104454374 A 8 3/3 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 104454374 A 9 。