[發明專利]一種垂直軸風力發電機儲能發電系統及方法

有效

• 申請號: 201110334437.5
• 申請日: 2011-10-29
• 公開（公告）號: CN102400858B
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 鄧允河
• 申請（專利權）人: 鄧允河
• 主分類號: F03D9/02
• 分類號: F03D9/02;F03D3/00;F03D3/02;F03D11/00;F03B13/00;F03B3/00;H02K7/18
• 代理公司: 廣州中浚雄杰知識產權代理有限責任公司 44254
• 代理人: 張少君

1.一種垂直軸風力發電機儲能發電系統，所述發電系統包括中心塔柱、設置在中心塔柱上的一個底層發電單元及一個以上設于底層發電單元上方的高層發電單元，所述底層發電單元包括與中心塔柱樞接的風輪、設置在風輪下方的外轉子發電機，所述外轉子發電機的定子環抱所述中心塔柱，外轉子發電機的轉子環繞所述定子旋轉，外轉子發電機的轉子上端與所述風輪連接；其特征在于：所述儲能系統包括高壓氣體發生裝置、蓄水裝置和水輪機，所述高壓氣體發生裝置包括至少一個高壓儲氣罐和與其配合的空氣壓縮機，所述蓄水裝置包括至少一個水箱；所述空氣壓縮機通過進氣管道與所述高壓儲氣罐連通，所述高壓儲氣罐通過出氣管道與所述水箱連通；所述水輪機包括環抱所述中心塔柱的葉輪和包裹葉輪的殼體，所述殼體上設有進水口和出水口，所述水箱通過出水管道與所述水輪機進水口連接，所述水輪機的葉輪與所述外轉子發電機的轉子下端連接；所述發電系統通過電纜向所述空氣壓縮機供電；

所述高層發電單元包括與所述中心塔柱樞接的Φ形的風輪、限制風輪轉速的剎車裝置、套在中心塔柱上的主齒輪、兩個以上的內轉子發電機、用于安裝內轉子發電機的安裝平臺；所述主齒輪分別通過一套齒輪傳動系統與所述內轉子發電機的轉軸聯接；

所述中心塔柱為鋼筋混凝土結構，所述中心塔柱的中心設有從底部直通頂部的通道，所述安裝平臺環抱所述中心塔柱，所述安裝平臺與所述中心塔柱一體灌漿成型，所述安裝平臺上設有安裝螺孔，所述內轉子發電機通過螺栓固定在所述安裝平臺上；

所述高壓氣體發生裝置包括兩個高壓儲氣罐和兩個空氣壓縮機，兩個所述高壓儲氣罐分別為第一高壓儲氣罐、第二高壓儲氣罐，兩個所述空氣壓縮機分別為第一空氣壓縮機、第二空氣壓縮機，所述第二空氣壓縮機通過第一氣管與所述第一高壓儲氣罐連通；所述第一空氣壓縮機通過第二氣管與所述出氣管道連通。

2.根據權利要求1所述的一種垂直軸風力發電機儲能發電系統，其特征在于：所述蓄水裝置包括兩個水箱，所述水輪機出水口通過回水管道與所述水箱連通。

3.根據權利要求2所述的一種垂直軸風力發電機儲能發電系統，其特征在于：所述進氣管道、出氣管道、第一氣管、第二氣管、出水管道及回水管道上均設有閥門。

4.根據權利要求1所述的一種垂直軸風力發電機儲能發電系統，其特征在于：所述出水管道上設有增壓設備。

5.一種垂直軸風力發電機儲能發電方法，其中包括儲能系統和發電系統，所述發電系統包括設置在中心塔柱上的一個底層發電單元和一個以上設于底層發電單元上方的高層發電單元；所述儲能系統包括高壓氣體發生裝置、蓄水裝置和水輪機，所述高壓氣體發生裝置包括至少一個密閉的高壓儲氣罐和與其配合的空氣壓縮機，所述蓄水裝置包括至少一個密閉的水箱；其特征在于，具體發電方法包括以下步驟：

（1）發電系統將富余的電量通過電纜向儲能系統的空氣壓縮機輸送；

（2）空氣壓縮機得電工作，通過進氣管道將空氣壓縮進高壓儲氣罐中，使高壓儲氣罐中的空氣分子勢能增加，完成電能到空氣的分子勢能的轉換；

（3）水箱內裝有水，需要啟動儲能系統發電時，高壓儲氣罐中的高壓氣體通過出氣管道釋放到水箱中，水箱內氣壓增加，當氣壓達到指定值時，將水箱內的水通過出水管道釋放至水輪機，出水管道內的水在氣壓作用下產生一定的動能，從而完成空氣分子勢能到水的動能的轉換；

（4）具有動能的水沿著出水管道達到水輪機并推動水輪機的葉輪轉動，從而完成水的動能到機械能的轉換；水輪機的葉輪帶動底層發電單元的外轉子發電機的轉子旋轉，使底層發電單元發電，最后完成機械能到電能的轉換；

所述高壓氣體發生裝置包括兩個高壓儲氣罐和兩個空氣壓縮機，兩個所述高壓儲氣罐分別為第一高壓儲氣罐、第二高壓儲氣罐，兩個所述空氣壓縮機分別為第一空氣壓縮機、第二空氣壓縮機，所述第二空氣壓縮機通過第一氣管與所述第一高壓儲氣罐連通；所述第一空氣壓縮機通過第二氣管與所述出氣管道連通；所述步驟（2）具體為：第一空氣壓縮機通過進氣管道將空氣壓縮進第一高壓儲氣罐中，使第一高壓儲氣罐中的空氣分子勢能增加；第二空氣壓縮機通過進氣管道將空氣壓縮進第二高壓儲氣罐中，使第二高壓儲氣罐中的空氣分子勢能增加；所述中心塔柱為鋼筋混凝土結構，所述中心塔柱的中心設有從底部直通頂部的通道，安裝平臺環抱所述中心塔柱，所述安裝平臺與所述中心塔柱一體灌漿成型，所述安裝平臺上設有安裝螺孔，所述發電機通過螺栓固定在所述安裝平臺上。

6.根據權利要求5所述的一種垂直軸風力發電機儲能發電方法，其特征在于：所述蓄水裝置包括兩個水箱，分別為第一水箱和第二水箱，所述水輪機出水口通過回水管道與所述第一水箱和第二水箱連通；所述步驟（3）具體為：第一水箱或第二水箱內裝有水，裝有水的水箱為工作水箱，沒有水的水箱為備用水箱，需要啟動儲能系統進行發電時，高壓儲氣罐中的高壓氣體通過出氣管道釋放到工作水箱中，工作水箱內氣壓增加，當氣壓達到指定值時，將工作水箱內的水通過出水管道釋放至水輪機；對水輪機做功后通過回水管道進入到備用水箱中，直到工作水箱中的水全部轉移到備用水箱中后，備用水箱成為新的工作水箱，原工作水箱成為新的備用水箱，如此循環進行發電。