[發(fā)明專利]帶有儲能飛輪的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310314159.6
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103423096A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾梁彬;丁軍威;李少華;宋偉明;何海婷;王琪瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: F03D9/02
• 分類號: F03D9/02;F03G3/08
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11315
• 代理人: 許志勇

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種帶有儲能飛輪的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

背景技術(shù)

風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，其蘊(yùn)量巨大，全球的風(fēng)能中可利用的約為2百萬兆瓦，幾乎是全球可開發(fā)利用的水發(fā)電量的10倍，全世界每年燃燒煤所獲得的能量，只有風(fēng)力在一年內(nèi)所提供能量的三分之一。因此，風(fēng)力發(fā)電越來越受到世界各國的重視。

目前建造的風(fēng)力發(fā)電站都是由大量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組構(gòu)成，每個風(fēng)力發(fā)電組通過風(fēng)輪將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出至電網(wǎng)中。

但是，風(fēng)場自然風(fēng)的風(fēng)力、風(fēng)速非常不穩(wěn)定，其風(fēng)力、風(fēng)速的大小都在時刻變化，尤其是當(dāng)風(fēng)場的風(fēng)速過大時，其風(fēng)速大于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪的切出風(fēng)速度，若不通過變槳距降低葉輪上捕捉的風(fēng)能，會對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組造成損害，若進(jìn)行變槳距調(diào)整，則會損失部分風(fēng)能；有時風(fēng)場的風(fēng)速時快時慢，在風(fēng)速較高時帶動發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪快速運(yùn)轉(zhuǎn)，但自然風(fēng)的風(fēng)速有可能隨著風(fēng)力和風(fēng)向的變化突然減小，此時發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)速度也會急劇下降，發(fā)電機(jī)組不能在高風(fēng)速的情況下存儲風(fēng)能，導(dǎo)致風(fēng)能利用率較低。

現(xiàn)有技術(shù)中，飛輪儲能技術(shù)，風(fēng)機(jī)傳動系統(tǒng)將捕獲的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，由機(jī)械能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，并將無法送出的電能驅(qū)動獨(dú)立于風(fēng)電機(jī)組之外的飛輪轉(zhuǎn)動，再由電能轉(zhuǎn)化為飛輪動能進(jìn)行儲存。雖然能起到儲能的作用，但是因?yàn)樯鲜鲞^程有較多次的能量傳遞，即“機(jī)械能-電能-機(jī)械能”的過程，轉(zhuǎn)化過程中不可避免的帶來能量損失，同樣會降低風(fēng)能利用率。

因此，如何解決風(fēng)場風(fēng)速過高時將發(fā)電機(jī)無法轉(zhuǎn)化的風(fēng)能進(jìn)行儲存，提高風(fēng)能利用率，便成為亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請所要解決的技術(shù)問題是提供一種帶有儲能飛輪的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，以解決風(fēng)場風(fēng)速過高時將發(fā)電機(jī)無法轉(zhuǎn)化的風(fēng)能進(jìn)行儲存，提高風(fēng)能利用率問題。

為解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┝艘环N帶有儲能飛輪的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，包括：輪轂、主軸、主軸軸承支座、主軸齒輪、飛輪傳動齒輪軸、第一離合器、第二離合器、第一傳動軸、第二傳動軸、第三傳動軸、液力變矩器、第一傳動齒輪、第二傳動齒輪、飛輪、齒輪箱、發(fā)電機(jī)以及機(jī)艙；其中，

所述輪轂用于安裝風(fēng)輪葉片，安裝于所述主軸設(shè)置于所述機(jī)艙外部的一端，所述主軸通過所述主軸軸承支座安裝于所述機(jī)艙中，該主軸設(shè)置于所述機(jī)艙中與所述齒輪箱的輸入軸連接，該齒輪箱的輸出軸與所述發(fā)電機(jī)的輸入軸相連接，所述飛輪傳動齒輪與設(shè)置于所述主軸的所述主軸齒輪嚙合連接，所述飛輪傳動齒輪通過固定于兩側(cè)的所述第一離合器和第二離合器分別與所述第一傳動軸和第二傳動軸連接，所述第二傳動軸的另一端通過所述液力變矩器與所述第三傳動軸相連接，所述第一傳動齒輪和第二傳動齒輪分別套設(shè)固定于所述第一傳動軸與第三傳動軸上，并與所述飛輪上的內(nèi)齒輪相嚙合。

進(jìn)一步地，其中，所述第一離合器和第二離合器獨(dú)立運(yùn)行，該第一離合器和第二離合器分別處于分離/連動狀態(tài)時，所述第一傳動軸和第二傳動軸分別與所述飛輪傳動齒輪的齒輪軸斷開/連接。

進(jìn)一步地，其中，所述主軸齒輪，進(jìn)一步為低慣量齒輪，套設(shè)于所述主軸的中段位置上。

進(jìn)一步地，其中，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組還包括：制動器和聯(lián)軸器，其中，

所述制動器設(shè)置于所述齒輪箱的輸出軸上，所述聯(lián)軸器設(shè)置于所述齒輪箱的輸出軸與所述發(fā)電機(jī)的輸入軸的連接處。

進(jìn)一步地，其中，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)一步還包括：測速元件和控制元件，其中，

所述測速元件，與所述主軸、第一傳動軸、第二傳動軸以及第三傳動軸相連接；所述控制元件，與所述第一離合器和第二離合器相連接。

進(jìn)一步地，其中，所述發(fā)電機(jī)，進(jìn)一步為異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)、雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)和/或直驅(qū)式交流永磁同步發(fā)電機(jī)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請所述的一種帶有儲能飛輪的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，達(dá)到了如下效果：

1）本申請采用儲能飛輪結(jié)構(gòu)，能夠在風(fēng)場風(fēng)速過高的情況下，吸收葉輪轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的機(jī)械動能，能夠?qū)l(fā)電機(jī)無法轉(zhuǎn)化的風(fēng)能進(jìn)行儲存，有效提高風(fēng)能的利用率；

2）本申請的技術(shù)方案可以儲存風(fēng)能，有效降低葉輪轉(zhuǎn)速，保護(hù)發(fā)電機(jī)組；

3）本申請的技術(shù)方案，可以根據(jù)風(fēng)力的變化情況不斷儲能或釋放，有效降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率的波動，為發(fā)電機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行提供保證。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本申請的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中：