[發明專利]一種風電儲能基礎裝置

有效

• 申請號: 201410593918.1
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104358660A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 黃茂松;木林隆;馮凱
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F03D9/02
• 分類號: F03D9/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

技術領域

本發明屬于大型風力發電機組配套裝置，尤其是涉及一種風電儲能基礎裝置。

背景技術

“人口、能源、環境”是21世紀擺在人類面前的3大難題。近年來，能源危機和環境破壞愈演愈烈，節能減排和尋找清潔無污染的新能源已經成為全人類的共識。風能作為一種零污染、儲量大的可再生能源，具有深厚的發展潛力。美國、中國、日本、德國、瑞典、丹麥、西班牙等國均將其列入本國能源發展規劃，我國疆土遼闊，新疆、內蒙、東北(黑吉遼三省)、以及東部沿海具有豐富的風能資源，有關資料顯示，全球可開發利用的風能是水能的10倍。因此，大力開發和利用風能，實現風能利用的規模化，提高風力發電占總發電量比重，優化能源結構，是我國能源發展的重要方向。據國家氣象局估算，我國東南沿海及其島嶼是風能儲量最大的地區，有效風力出現時間百分率可達80％～90％，應將其作為我國風能資源發展規劃的重中之重。

風電機的葉片直徑通常可達十幾米，而風電機組可達數十米，如此高聳、迎風面積大的構筑物，在豎向力、水平力和彎矩的共同作用下，其承載力和變形均有較高要求，尤其是地處東南沿海的各風電機組，地基通常為十幾米乃至幾十米的深厚淤泥等軟土層，承載力較低，動力荷載作用下變形較大，故風電基礎多采用數十米深的樁基礎、沉井基礎或沉井加樁基礎，以滿足風電機組對于強度、變形和穩定性的要求。為提高材料利用效率，增強混凝土的熱量傳遞效率，樁基礎多采用直徑達數米的大直徑管樁，如此，同沉井基礎，其內部即有大量可利用空間。

風能與水能相比，一個最大的弱勢在于其風速不穩定，且不能像水能一樣利用水庫閘門將其儲蓄起來，因此，無法單獨把風力發電作為一種穩定的電能來源。本發明即針對此問題提出了解決方案。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種風電儲能基礎裝置。該裝置能把風力較大時或用電低峰期風機產生的部分電能轉化為永磁體小球的重力勢能儲存起來，待風力較弱時或用電高峰期將基礎裝置頂端的若干永磁體小球放下，利用電磁感應把機械能轉化為電能，提高風力發電效率，彌補其不連續發電的不足，最終實現儲存風電，節約能源的目標。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種風電儲能基礎裝置，設置在風電機組的沉井或大直徑樁基礎內，包括：

螺旋通道：固定在沉井或大直徑樁基礎內壁上；

線圈：密繞在螺旋通道外壁，并與外部電氣設備相連形成閉合回路；

中心管：豎直設置在螺旋通道的中心軸上；

上儲球管道：連接在中心管頂端與螺旋通道頂端之間，既作為為中心管和螺旋通道的“橋梁”，也作為永磁體小球的儲球倉；

下儲球管道：連接在中心管底端與螺旋通道底端之間；

永磁體小球：風力富足時，利用風電機組的富余電力，將下儲球管道內的永磁體小球從中心管抬升至上儲球管道內，使電能轉化為機械能；在風力貧乏時，上儲球管道內的永磁體小球沿螺旋管道內部向下螺旋運動，線圈切割磁感線而產生感應電動勢，通過變壓器將儲存的機械能轉化為電能，此時永磁體小球再落入下儲球管道內。

所述的中心管內設有螺旋葉片桿，在中心管的頂端設有電動機，該電動機與螺旋葉片桿連接，帶動螺旋葉片桿旋轉，進而帶動永磁體小球向上運動。

所述的上儲球管道整體呈半個下降螺旋狀，其上端與中心管連通，下端與螺旋通道連通；

所述的下儲球管道整體呈半個下降螺旋狀，其上端與螺旋通道連通，下端與中心管連通。

所述的上儲球管道、下儲球管道及螺旋通道的內徑相同，均為1.5倍永磁體小球直徑；所述的中心管內徑為2至2.5倍永磁體小球直徑，以容納螺旋葉片桿自由轉動，且不妨礙永磁體小球沿螺旋葉片的滾動。

在上儲球管道與螺旋通道交匯處設置有控制永磁體小球進入螺旋通道的第一閥門，在第一閥門沿上儲球管道向上1到1.2倍永磁體小球直徑之間位置處設置有第二閥門；以第一閥門與第二閥門之間間距比永磁體小球內徑稍大為宜，使其僅容一個永磁體小球大小，使得整個螺旋通道在指定時間間隔有且僅有一個永磁體小球運動，避免了多個永磁體小球同時在螺旋管道內運動的互相干擾；第二閥門以上的儲球管道為主要部分，所有在風電富余期由中心管進入的永磁體小球均儲存在這一段。在下儲球管道與中心管交匯處設置有控制永磁體小球進入中心管的第三閥門。