[發明專利]一種基于勢能儲能與空氣壓縮儲能相結合的風能存儲發電技術

無效

• 申請號: 201310081056.X
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103174598A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 李大勇
• 申請（專利權）人: 李大勇
• 主分類號: F03D9/02
• 分類號: F03D9/02;F04B35/01;F04B41/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：本發明屬于可再生能源存儲發電技術，特別涉及風能的存儲與發電。

背景技術：風能是清潔的可再生能源，其發電成本低。在世界上已經廣泛應用，但是，風能發電也有很大的缺點，就是間歇性，不穩定性，常規的風力發電不能提供可控的穩定的電力。而目前用在風電中的儲能主要是抽水蓄能和壓縮空氣儲能，抽水蓄能需要大量的水源外還需要合適的地勢，單純的壓縮空氣儲能則需要很大的高密度空氣存儲空間，一般需要大的溶洞或者地下洞穴，也需要合適的地形。總言之就是能量存儲密度低。在目前的能量存儲中還有用蓄電池儲能的，但是其儲存能量數額太小，不能滿足大容量的能量存儲要求。本發明就是在分析了各種儲能方式的基礎上提出了一種可控高密度儲能的方法：先用風能將重物提起，將風能轉化為重物的勢能，通過重物的勢能對風能進行高密度存儲，然后利用重物下落帶動空氣壓縮裝置對空氣進行壓縮儲能，壓縮空氣推動發電機葉輪轉動，帶動發電機發電。重物下落可以為壓縮空氣提供穩定的動力。這樣，壓縮空氣儲存容器不需要太大的空間，就可以確保發電機得到穩定的氣流。

發明內容：

本發明通過風能轉化為重物的勢能，重物的勢能轉化為壓縮空氣的勢能，從而通過被壓縮空氣帶動發電機發電，特點是通過輸氣管道將高壓氣體輸送到中心壓縮空氣儲存裝置。然后氣體噴出做功發電。

本發明的目的是提供將風能進行存儲并發出可控穩定電力的方法。現結合附圖給出其特征：

1)：風機將風能轉化為機械能帶動風機轉軸1進行旋轉，風機轉軸1通過調速裝置，將機械能傳輸到豎直轉軸2.調速是通過不同直徑的齒輪之間耦合實現的。

2)：豎直轉軸2旋轉收縮拉力繩3從而帶動重物上升，將機械能轉化為重物的勢能。如圖1。其中豎直轉軸2只能一個方向轉動，保證重物不會下落。

3)：重物被提升到一定高度后，進行懸停，當需要時進行下降釋能，如圖2。在重物5下降過程中將對轉軸7提供持續穩定的拉力，轉換成轉軸7的旋轉力，轉軸7旋轉帶動旋轉手柄8轉動，旋轉手柄8旋轉壓動旋轉擋板9向壓氣缸13一側運動，通過硬傳動11推動活塞12向內運動，從而壓縮空氣通過單向進氣閥14進入壓縮空氣儲存容器16，形成壓縮空氣儲能CAES。當旋轉手柄8脫離轉軸擋板9后，反彈彈簧17推動活塞向外運動，單向吸氣閥15打開，外部空氣進入壓氣缸13.旋轉擋板9是通過固定轉軸10固定的。硬傳動11的兩端都是通過可旋轉的軸與轉軸擋板9，活塞12連接的。旋轉手柄的頂部是一個滑輪，這樣可以減少旋轉手柄8與轉軸擋板9的摩擦力。

4)：轉軸7帶動壓氣缸壓縮空氣，將空氣壓縮至壓縮空氣儲藏室，從而將重物的勢能變為高密度空氣的勢能。轉軸7帶動壓氣缸的傳動方式有很多方式，本發明給出三種，分別是通過轉軸7帶動旋轉手柄旋轉，旋轉手柄推動轉軸擋板，從而推動壓氣缸的活塞運動，如圖2；第二種方式為通過轉軸7帶動轉輪18，轉輪18帶動硬傳動軸19，硬傳動軸帶動活塞12壓縮空氣，如圖3；第三種方式為通過轉輪18帶動牽引軟繩20，牽引軟繩帶動硬壓縮板21，從而帶動活塞12壓縮空氣，牽引軟繩通過定向滑輪22固定運行方向。如圖4.在第一種和第三種壓縮運動中，需要在壓氣缸內加反彈彈簧17，在壓縮完成時，反彈彈簧17反彈，推動活塞返回，通過單向吸氣閥15吸收標準空氣進入壓縮缸，等待壓縮。而通過硬傳動軸的方式帶動活塞運動則不需要加反彈彈簧，由硬傳動軸直接帶動活塞返回并通過單向吸氣閥15吸氣。在第三種方式中牽引軟繩通過定向滑輪21保證硬壓縮板21的運行軌跡。

5)：壓縮空氣通過可控閥門噴出帶動氣輪機發電。

6)：關于轉軸7帶動空氣壓氣缸壓縮空氣的具體方法，本發明提出3種常規方法。原理如圖2，圖3，圖4。在具體實施例中詳細介紹。

本發明中的風機不帶發電裝置，直接將風能轉化為風機轉軸的機械能，風機轉軸根據風力的大小對豎直轉軸進行變速，當風力較小時，通過變速使豎直轉軸較慢轉動，從而產生較大的提升力。

本發明是通過以下技術方案實現的：風力帶動風機轉軸轉動，風機轉軸通過變速裝置帶動豎直轉軸轉動，豎直轉軸旋轉帶動繩索運動提升。當壓縮空氣儲藏容器中空氣壓力減小，需要增加壓力時，此時將重物進行勢能釋放，重物下降帶動壓氣缸活塞運動壓縮空氣至一定壓力后進入壓縮空氣儲藏容器，從而使得壓縮空氣儲藏容器內的空氣壓力保持在一定范圍內。