[實(shí)用新型]一種基于飛輪儲(chǔ)能調(diào)速的風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320109614.4
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN203201727U
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王彥良;金立軍;魏然;陳曉紅;劉宗杰;王一飛;薛義飛;張文豪;馬健
• 申請（專利權(quán)）人: 山東電力集團(tuán)公司濟(jì)寧供電公司;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: F03D9/02
• 分類號: F03D9/02
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 鄧建國

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于新能源發(fā)電及接入技術(shù)領(lǐng)域，涉及智能電網(wǎng)中的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、新能源開發(fā)技術(shù)、以及風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)，尤其涉及一種基于飛輪儲(chǔ)能調(diào)速的風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電在電力系統(tǒng)中所占的比重日益增加，由于風(fēng)能具有隨機(jī)性和間歇性的特點(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電對電力系統(tǒng)產(chǎn)生的電壓波動(dòng)、頻率偏移、諧波污染等問題日益突出。此外，我國風(fēng)力資源豐富的地區(qū)多分布于電網(wǎng)相對薄弱的中西部，大量風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)給現(xiàn)有電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來極大的挑戰(zhàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題，提供一種基于飛輪儲(chǔ)能調(diào)速的風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，它在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中引入儲(chǔ)能調(diào)速裝置，能夠有效減小風(fēng)力發(fā)電對電網(wǎng)的沖擊，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案。

一種基于飛輪儲(chǔ)能調(diào)速的風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，包括風(fēng)葉、風(fēng)輪軸心、飛輪、主軸和發(fā)電機(jī)；所述風(fēng)葉固定在風(fēng)輪軸心的一端，風(fēng)輪軸心的另一端的端面上設(shè)有圓孔，圓孔的圓周內(nèi)壁上設(shè)有棘齒，所述飛輪上設(shè)有棘輪，棘輪伸入圓孔內(nèi)，棘輪上設(shè)有棘爪，棘爪與棘齒配合；所述飛輪、主軸、發(fā)電機(jī)依次固定同軸連接。

所述基于飛輪儲(chǔ)能調(diào)速的風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)還包括風(fēng)輪軸心支撐軸承和機(jī)組外殼，風(fēng)輪軸心支撐軸承把風(fēng)輪軸心支撐在機(jī)組外殼上。

所述基于飛輪儲(chǔ)能調(diào)速的風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)還包括主軸第一支撐軸承和主軸第二支撐軸承，主軸第一支撐軸承和主軸第二支撐軸承分別將主軸支撐在風(fēng)輪軸心內(nèi)壁上和機(jī)組外殼的內(nèi)壁上。

所述基于飛輪儲(chǔ)能調(diào)速的風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)還包括塔架，塔架將整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐于空中。

本實(shí)用新型該棘輪分為三層，最外層與風(fēng)輪軸心相連，中間層與飛輪的軸心相連，最內(nèi)層與主軸相連，最外層內(nèi)壁為棘齒，中間層上安裝有兩個(gè)棘爪，嵌入最外的棘齒，中間層和最內(nèi)層為剛性連接。當(dāng)風(fēng)輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，最外層通過棘爪帶動(dòng)飛輪以及主軸一起高速轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過低時(shí)，則對飛輪和發(fā)電機(jī)沒有影響，此時(shí)飛輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

本實(shí)用新型將飛輪和風(fēng)輪以及發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過棘輪連接起來，當(dāng)風(fēng)輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電，同時(shí)驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)將多余的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為飛輪的機(jī)械能以達(dá)到儲(chǔ)能的目的；當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過低時(shí)，則對飛輪和發(fā)電機(jī)沒有影響，此時(shí)飛輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)可以對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。

本實(shí)用新型區(qū)別于傳統(tǒng)的通過電力電子器件與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相連的方式，本實(shí)用新型采用機(jī)械方式直接安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上，屬于機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換次數(shù)減少且損耗降低。

本實(shí)用新型的有益效果：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中采用飛輪蓄能調(diào)速，即風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)葉在風(fēng)力驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的飛輪運(yùn)動(dòng)，當(dāng)風(fēng)力強(qiáng)時(shí)，風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)飛輪加速，并以動(dòng)能的形式將一部分能量儲(chǔ)存在飛輪中；當(dāng)風(fēng)力弱時(shí)，儲(chǔ)存在飛輪中的動(dòng)能仍可驅(qū)動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電。利用慣性原理通過適當(dāng)質(zhì)量的飛輪儲(chǔ)能，可在一定范圍內(nèi)自動(dòng)穩(wěn)定風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以平抑由于風(fēng)力起伏而引起的發(fā)電機(jī)輸出電能的波動(dòng)，改善電能的質(zhì)量。本實(shí)用新型是采用機(jī)械方式直接安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上，屬于機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換次數(shù)減少且損耗降低。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是飛輪剖面圖。

其中，1-風(fēng)葉；2-主軸第一支撐軸承；3-飛輪；4-主軸第二支撐軸承；5-機(jī)組外殼；6-發(fā)電機(jī)；7-主軸；8-塔架；9-棘輪；10-風(fēng)輪軸心支撐軸承；11-風(fēng)輪軸心；12-棘爪。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

一種基于飛輪儲(chǔ)能調(diào)速的風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，包括風(fēng)葉1、主軸第一支撐軸承2、飛輪3、主軸第二支撐軸承4、機(jī)組外殼5、發(fā)電機(jī)6、主軸7、塔架8、棘輪9、風(fēng)輪軸心支撐軸承10、風(fēng)輪軸心11、棘爪12。

如圖1所示，所述風(fēng)葉1固定在風(fēng)輪軸心11的一端，風(fēng)輪軸心11的另一端的端面上設(shè)有圓孔，所述飛輪3上設(shè)有棘輪9，棘輪9伸入圓孔內(nèi)，所述飛輪3、主軸7、發(fā)電機(jī)6依次固定同軸連接。風(fēng)輪軸心11、飛輪3以及主軸7通過棘輪9連接在一起。風(fēng)輪軸心支撐軸承10把風(fēng)輪軸心11支撐在機(jī)組外殼5上。主軸有兩個(gè)支撐軸承：主軸第一支撐軸承2和主軸第二支撐軸承4，分別將其支撐在風(fēng)輪軸心11內(nèi)壁上和機(jī)組外殼5的內(nèi)壁上。塔架8將整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐于空中。

如圖2所示，最外層是風(fēng)輪軸心11，中間層是飛輪3，最內(nèi)層是主軸7，飛輪3的棘輪9上裝有兩個(gè)棘爪12。所述風(fēng)輪軸心11的圓孔的圓周內(nèi)壁上設(shè)有棘齒，所述棘爪12與棘齒配合。