[發(fā)明專利]一種風(fēng)力發(fā)電方法和利用該方法發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910131919.3
• 申請(qǐng)日: 2009-03-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101566135A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘衍;蔡波;尚鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京建筑技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): F03D9/00
• 分類號(hào): F03D9/00;F03D3/04;F03D7/04
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務(wù)所
• 代理人: 李賀香

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電方法，特別涉及一種利用地鐵隧道內(nèi)的機(jī)車的活塞運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的壓縮空氣進(jìn)行發(fā)電的方法，本發(fā)明還涉及一種利用該方法進(jìn)行發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

目前，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)形成了較成熟的技術(shù)，大規(guī)模應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，建筑可再生能源建設(shè)等工程。另一方面，風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)在雖然已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，但目前的風(fēng)力發(fā)電方法，都是將風(fēng)力發(fā)電設(shè)備都設(shè)置在室外，依靠自然風(fēng)作為動(dòng)力來(lái)源，沒(méi)有利用建筑內(nèi)部利用運(yùn)動(dòng)物體產(chǎn)生風(fēng)能作為動(dòng)力來(lái)源的發(fā)電方法，同時(shí)也沒(méi)有在建筑內(nèi)部利用運(yùn)動(dòng)物體產(chǎn)生風(fēng)能作為動(dòng)力來(lái)源的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)力發(fā)電方法，該方法利用地鐵隧道內(nèi)的機(jī)車在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的壓縮空氣流帶動(dòng)安裝于隧道內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電裝置，通過(guò)風(fēng)力發(fā)電裝置將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能并加以使用；本發(fā)明還提供一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用上述的風(fēng)力發(fā)電方法進(jìn)行發(fā)電。?

為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：?

本發(fā)明一種風(fēng)力發(fā)電方法的步驟如下：?

第一步：將數(shù)臺(tái)風(fēng)力發(fā)電裝置間隔安裝于地鐵隧道內(nèi)，并用電纜依次相聯(lián)；?

第二步：當(dāng)機(jī)車在隧道內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在隧道內(nèi)形成壓縮空氣流帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電裝置的葉輪運(yùn)動(dòng)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；?

第三步：風(fēng)力發(fā)電裝置的葉輪運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。?

所述的風(fēng)力發(fā)電裝置應(yīng)該安裝在機(jī)車全速運(yùn)行且運(yùn)行隧道界面比較狹小的區(qū)段，因?yàn)檫@個(gè)區(qū)域的風(fēng)速最大，可以獲得最佳的發(fā)電效果。?

所述的風(fēng)力發(fā)電裝置應(yīng)安裝在隧道側(cè)壁，豎直安裝，安裝高度應(yīng)考慮氣流分布，同時(shí)便于工作人員保養(yǎng)維修。在隧道兩側(cè)可同時(shí)安裝，安裝時(shí)應(yīng)注意根據(jù)風(fēng)向選用不同葉輪形式的風(fēng)力發(fā)電裝置。?

所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的間隔應(yīng)根據(jù)測(cè)試確定，最小間距為最大工作風(fēng)速下，空氣流場(chǎng)恢復(fù)正常的距離。具體長(zhǎng)度可利用數(shù)字模擬軟件，將現(xiàn)場(chǎng)條件和葉輪尺寸輸入后，經(jīng)模擬計(jì)算確定。?

本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，由數(shù)臺(tái)風(fēng)力發(fā)電裝置和蓄電控制系統(tǒng)組成，所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的整體大小尺寸應(yīng)適合安裝于隧道內(nèi)并不影響機(jī)車的運(yùn)行，各風(fēng)力發(fā)電裝置間隔布置，根據(jù)所在位置分組，各組內(nèi)由電纜串聯(lián)連接，然后接入蓄電控制系統(tǒng)。所述的蓄電控制系統(tǒng)由計(jì)量監(jiān)測(cè)儀表、蓄電池組、安全控制柜、升壓器等設(shè)備組成，安全控制柜內(nèi)設(shè)有安全控制系統(tǒng)，蓄電控制系統(tǒng)設(shè)置于地鐵站，通過(guò)電纜和信號(hào)線與隧道內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電裝置連接，可同時(shí)管理控制兩側(cè)隧道的風(fēng)力發(fā)電裝置。?

所述的風(fēng)力發(fā)電裝置可以包括葉輪、卸載器和發(fā)電機(jī)三個(gè)主要部分。可以采用垂直軸、直聯(lián)方式，葉輪轉(zhuǎn)軸與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸采用嵌套聯(lián)接，葉輪的轉(zhuǎn)軸可上下移動(dòng)，在低位時(shí)，兩個(gè)轉(zhuǎn)軸相互咬合，一同旋轉(zhuǎn)；在高位時(shí)，兩軸脫離，發(fā)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，葉輪的轉(zhuǎn)軸的上下移動(dòng)通過(guò)卸載器來(lái)實(shí)現(xiàn)，卸載器可以隨時(shí)切斷葉輪轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的裝載與卸載，從而控制風(fēng)力發(fā)電裝置的開(kāi)關(guān)。右側(cè)安裝的風(fēng)力發(fā)電裝置和左側(cè)安裝的風(fēng)力發(fā)電裝置的葉輪方向相反。?

所述的計(jì)量監(jiān)測(cè)儀表包括電量表，電流表，電壓表，用于計(jì)量系統(tǒng)的發(fā)電量和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。?

所述的蓄電池組用于儲(chǔ)存發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能，蓄電池組分組工作，并設(shè)安全開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)切換，其中一路直接連接安全負(fù)載，在蓄電池全部飽和的情況下切換到負(fù)載回路，直接將電能消耗掉，保護(hù)蓄電池不過(guò)飽和。?

所述的升壓設(shè)備用于將蓄電池中的電能升壓，然后接入地鐵站直流屏，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的并網(wǎng)使用。?

所述的安全控制系統(tǒng)包括系統(tǒng)監(jiān)測(cè)模塊和安全保護(hù)模塊。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)模塊可查詢系統(tǒng)的發(fā)電量，系統(tǒng)的工作電壓、電流，風(fēng)力發(fā)電裝置的開(kāi)關(guān)狀態(tài)等參數(shù)。安全保護(hù)模塊一方面是當(dāng)所述的安全控制系統(tǒng)檢測(cè)到發(fā)電系統(tǒng)電流，電壓過(guò)高等異常情況時(shí)，遠(yuǎn)程控制所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的卸載器，使風(fēng)力發(fā)電裝置卸載，保護(hù)發(fā)電機(jī)；另一方面，當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)生故障或直流屏不需要供電時(shí)，所述的安全開(kāi)關(guān)自動(dòng)切換，發(fā)電系統(tǒng)與安全負(fù)載連接，系統(tǒng)發(fā)出的電量通過(guò)安全負(fù)載消耗掉，防止空載運(yùn)行對(duì)電機(jī)造成損害。?

所述的葉輪采用渦輪葉片，并采用葉片與轉(zhuǎn)軸一體式設(shè)計(jì)。渦輪葉片有十分良好的空氣動(dòng)力效果，效率高，一體化設(shè)計(jì)使葉片的安全性高，且葉輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)可產(chǎn)生軸向的升力，可?以降低葉輪的自重，提升葉輪的旋轉(zhuǎn)效果。?

所述的葉片長(zhǎng)度和寬度要根據(jù)實(shí)際條件設(shè)計(jì)，并采用抗變型能力強(qiáng)的材料。這主要是考慮到葉片尺寸越大，與氣流接觸的面積就越大，風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電量就越大。但葉片尺寸要受到運(yùn)行通道空間和自身材料的限制。?