[發(fā)明專利]空氣壓縮蓄能風力發(fā)電方法及其發(fā)電裝置

無效

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• 申請日: 2011-09-05
• 公開（公告）號: CN102305193A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 初立森;初立明;初立春
• 申請（專利權）人: 初立森
• 主分類號: F03D9/02
• 分類號: F03D9/02;F03G6/06
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 齊安全

技術領域

本發(fā)明涉及一種利用風能源的風力發(fā)電方法及發(fā)電裝置，確切地說，本發(fā)明涉及一種空氣壓縮蓄能風力發(fā)電方法及其發(fā)電裝置。

背景技術

風能發(fā)電是新能源和可再生能源領域中發(fā)展最快的一種技術和裝置，年增長率達到35％，比如德國、丹麥、西班牙三個國家是風能利用最好的國家，德國，風力發(fā)電占總電量的3％，丹麥超過總電量的10％。全球2007年底風力發(fā)電累計將達到8300萬千瓦，其中5800萬千瓦在歐洲。我國風能儲量32億千瓦，可開發(fā)裝機容量的2.5億千瓦，全國累計安裝小型風力發(fā)電機20萬臺，占全國電力裝機容量的0.11％，與國外相比還有一定的差距。但是風力發(fā)電年增長都在50％左右。目前大容量電能的存儲方法是建設二次揚水電站的方法存儲電能。

參閱圖1，目前各國大中型風力發(fā)電方法和發(fā)電裝置是，用風輪獲取自然風的動能，轉變成風輪轉動的機械能，通過增速箱(由于發(fā)電機要求轉速較高，風輪轉速較低)帶動發(fā)電機，從發(fā)電機獲取的電能有的情況下需要整流、逆變等處理才可以并網到用戶，發(fā)電機組的組成如圖1所示。

這個發(fā)電機組為了確保發(fā)電機發(fā)電的需求，首先是風輪上通過定槳距失速調節(jié)與變槳距角調節(jié)等機構保證風輪平穩(wěn)運行，如果風輪轉軸是水平放置的，為保證風輪總是處于迎風狀態(tài)，還有一個迎風裝置，有的用尾舵，有的用艙輪。風力發(fā)電所應用的發(fā)電機可以是異步感應發(fā)電機，通過晶閘管控制的軟件并網裝置入網，還有的用線繞轉子異步發(fā)電機、雙饋感應發(fā)電機、同步發(fā)電機等等，這些都是專門為風力發(fā)電設計制造的發(fā)電機。因為這個傳動系統(tǒng)的轉速不穩(wěn)定，還要配備頻率變換器。即發(fā)電機變轉速，恒頻技術的應用。對于現(xiàn)在運行的風力發(fā)電機的運行情況并跟蹤大唐發(fā)電公司(吉林省)購買德國恩德公司和卓倫公司共同生產的1500KW風力發(fā)電機的實際運行情況并查閱有關風力發(fā)電的資料，發(fā)現(xiàn)目前風力發(fā)電存在以下幾個方面的問題：

1.不能充分利用風能。自然風的特點是風速、風向隨機變化給風力發(fā)電造成很大困難，它會給傳動系統(tǒng)帶來沖擊，風輪也要跟隨風向變化而變化，為了避免風能的急劇變化帶來的轉速不穩(wěn)定和巨大的沖擊，所以不得不把可以利用的風能采用變槳距和定槳距等辦法而流失。尤其是這種變槳距裝置需要在風輪轉動的情況下改變風輪葉片正對風向的角度，結構復雜故障率很高，因為它是在輪轂中，葉片的根部，轉動軸承必須是專門制造的，并且與其他風力發(fā)電機不能通用。對于定槳距風輪是利用在風能大的時候，風輪葉片形狀使之風能流失而減小推力，增加旋轉阻力達到風輪平穩(wěn)旋轉的目的。總之這種方法不能最大限度的把自然風能中撲獲的風能全部轉變成機械能。

2.自然風多變和突變的能量送到慣性力很大的增速齒輪箱、發(fā)電機，他們不能吸收頻繁出現(xiàn)的沖擊能量，所以必然要破壞這個系統(tǒng)的零部件，比如吉林省大唐發(fā)電公司從德國購買的30多臺風力發(fā)電機，運行不到三年全部都是齒輪箱損壞，達到不能修復的程度。

3.這種風力發(fā)電必須有調控系統(tǒng)，其中包括風輪轉速，電能頻率調整和調控系統(tǒng)，這樣才能保證發(fā)電質量，這兩個部分的調控不但復雜而且可靠性較差。

4.風力發(fā)電的電能不能儲存，只要發(fā)出電能，就并網供給用戶，尤其在用電低谷的時候，發(fā)出的電能白白流失。很不經濟。這也是目前世上所有發(fā)電廠共同存在的普遍問題。

5.這種發(fā)電機組設計制造必須是專用的，因為他所采用的部件都不是通用部件，并且設備高大笨重，所以材料成本、工藝成本、運輸、安裝、維修、等使用成本都很高，從風輪、增速箱到發(fā)電機都必須是專用的，甚至同一種型號功率而不同廠家的產品都不能互換。

6.利用建設二次揚水電站的方法存儲大容量的電能存在建設周期長，條件苛刻需要有水和存水的高山，費用十分昂貴。

總之現(xiàn)行的風力發(fā)電機組存在著兩大問題：一個是轉速問題，為了克服它的問題所做的許多努力花費很大犧牲，不但提過了成本，還要流失風能；另一個問題就是發(fā)電機組的傳動系統(tǒng)是一個剛性系統(tǒng)，不能吸收自然風急劇變化的沖擊和系統(tǒng)振動，給系統(tǒng)運行帶來安全隱患，是事故頻發(fā)的主要根源。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是克服了現(xiàn)有發(fā)電機組存在轉速受限制與傳動系統(tǒng)是一個剛性系統(tǒng)的問題，提供了一種空氣壓縮蓄能風力發(fā)電方法，同時也提供了一種實施空氣壓縮蓄能風力發(fā)電方法的發(fā)電裝置與多余電能存儲裝置。

為解決上述技術問題，本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的：所述的空氣壓縮蓄能風力發(fā)電方法包括如下步驟：

1.風輪將風的動能轉變?yōu)闄C械能；

2.風輪帶動空氣壓縮機工作產生壓縮空氣；

3.儲氣罐儲存壓縮空氣；