[實用新型]小型風力超電容儲能應用系統

無效

• 申請號: 200620160076.1
• 申請日: 2006-11-27
• 公開（公告）號: CN200996360Y
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: 張榮锜;孫民興;孫實鈞
• 申請（專利權）人: 孫民興
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;H02J15/00;H02J7/32
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 孫皓晨

技術領域

本實用新型揭示一種小型風力超級電容儲能應用系統，突破以往僅能在大風力發電的局限，其涉及小風速之風力發電與超級電容儲能技術領域。可用于風力LEID交通警示燈、風力LED夜燈照明、氣象監控設備、偵測儀電力、訊號傳遞、個人海水淡化機、求救發報器、定位發報器、小電力機械與非連續電力機械設備。

背景技術

所有再生能源中最具經濟價值的是風力發電，其次為是太陽能。風力發電的優點是(1)風力是潔凈的再生能源，無任何的燃料污染(2)無二氧化碳溫室效應氣體產生(3)建設周期短(4)裝機規模靈活(5)可靠度高(6)造價低(7)運行維護簡單。在風力強而穩定的地區，風力發電大約是每千瓦小時0.04～0.06美元，與煤、天然氣與核能電廠相差不大(在每千瓦小時0.03～0.10美元之間)，但完全無污染。尤其在東京議定書之后，各國對溫室效應氣體的重視使風力發電變為能源最重要的方式。

風力發電機是利用風力機將風能轉換為機械能，再將機械能轉換為電能，依目前的技術，每秒大約3公尺的微風速度，便可以開始發電。風力發電機組依據發電功率可區分為小型、中型、及大型三類，小型風力發電機一般定義為發電量低于10KW者，其葉片半徑約7m以下，由于此類型風機發電量低，因此除了提供市電之外，亦可轉換為直流電，以蓄電池儲存。發電量達10KW至100KW者為中型，超過100KW者為大型，其葉片直徑超過100m，塔架高度也超過100m。

目前所公知的風力發電技述，雖然已漸趨成熟。卻存在著許多的缺限與限制：

(一)小風力無法利用：目前風力發電機雖然理論上3m/s風力就能發電，但由于風力機組設計為求經濟發電效率，啟動約在4～6m/s，對于一般小風力是無法利用。

(二)設置普遍性不足：風力發電為求較大風力，大都集中于海濱或山谷之間。其設置普遍性不足，地理的局限性大。

(三)小尺寸風力發電機電能產生少：一般風力發電機風葉尺寸動輒數公尺，不適合小電力設備。而縮小尺寸的風力發電機，只能產生小電力，不利電力設備運行。

(四)微小型功率風力發電無儲能器：目前小功率風力發電最少都有數十瓦(w)，但尺寸仍然太大。微小型功率風力發電其發電量小，現有充電電池內阻過大，很難儲存小電能，致使無從利用。

由于上述的缺失，必須尋求微小功率風力發電機儲能機制，才能應用小風力電能。本實用新型正是公開一種風力小功率電能的儲能機制，其內關鍵是置入一種瞬間功率型超級電容器作為小電能的儲存器，解決長久以來小風力電能的儲存問題。此外利用瞬間功率型超級電容器作為升壓能量再累積器，將原本小電能轉變成高電壓與高電流的電能，驅動各種負載。最后，此應用系統可并聯各種電力來源組成復合式發電源。

發明內容

本實用新型的目的就是提供一種小型風力超級電容儲能應用系統，利用小風力小電能累積驅動負載。以解決現有技術存在的小風力無法利用，設置普遍性不足，小尺寸風力發電機電能產生少，以及微小型功率風力發電無儲能器的問題。

為實現上述目的，本實用新型采取以下技術手段：

(1)第一種儲能方式：

包括小型風力發電機和瞬間功率型超級電容器，該小型風力發電機的輸出端與該瞬間功率型超級電容器連接，后者的輸出端與負載連接。所述的小型風力發電機：為風力轉電能設備，可將小風力之風轉變成小電能；所述的瞬間功率型超級電容器：低內阻的功率型儲能器，可將小電能儲存而低能量耗損，最后驅動負載；所述的負載為：LED與各種燈和機械負載。

(2)第二種儲能方式：

一小型風力發電機：為風力轉電能設備，可將小風力之風轉變成小電能一瞬間功率型超級電容器：低內阻的功率型儲能器，可將小電能儲存且累積成大電能，再充入二次電池或驅動負載。

一二次電池：為主要電能儲能器，具高儲能容量，驅動各種負載。

一負載：LED與各種燈和機械負載。

(3)第三種儲能方式：

一小型風力發電機：為風力轉電能設備，可將小風力之風轉變成小電能一瞬間功率型超級電容器：低內阻的功率型儲能器，可將小電能儲存且累積成大電能，再充入能量釋放型之超電容或驅動負載。

一能量釋放型之超電容，是為主要電能儲能器，具高儲能容量，驅動負載。

一負載：LED與各種燈和機械負載。

為達上述「小型風力超級電容儲能應用系統」的兩種電能利用方式目的，可以透過以下方式實現：

(1)第一種電能利用方式

一小型風力發電機

一瞬間功率型超電容