[發明專利]熱能造風輔助的風力耦合衡定發電方法及系統

有效

• 申請號: 201610141803.8
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105649883B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 瞿金平
• 申請（專利權）人: 廣州華新科實業有限公司;華南理工大學
• 主分類號: F03D9/22
• 分類號: F03D9/22;F03D9/37
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 謝靜娜

本發明公開一種熱能造風輔助的風力耦合衡定發電方法及系統，其方法是組合風力渦輪利用恒壓溢流的控制方式，通過液力偶合器維持發電機的轉速穩定，組合風力渦輪中多余的機械能耗散成熱能并儲存于儲能水箱中，以供鉛垂風道中風力不足以維持發電機轉速穩定時使用。其系統包括煙囪、組合風力渦輪、液力偶合器、儲能水箱和熱管組件，煙囪包括由上至下依次連接的出風段、擴散管、鉛垂風道和進風段，組合風力渦輪設于鉛垂風道內，儲能水箱設于鉛垂風道外周，熱管組件連接于儲能水箱和擴散管之間，組合風力渦輪的輸出端與液力偶合器連接，液力偶合器的輸出端與發電機連接。本發明通過利用系統自身儲能進行調節和利用，降低了生產成本，發電衡定。

技術領域

本發明涉及新能源發電技術領域，特別涉及一種熱能造風輔助的風力耦合衡定發電方法及系統。

背景技術

能源是國民經濟發展和人民生活必須的重要物質基礎。在過去的200多年里，建立在石油、天然氣、煤炭等化石燃料基礎上的能源體系極大的推動了人類社會的發展。但是人類在使用化石燃料的同時，也帶來了嚴重的環境污染和生態破壞，嚴重威脅著人類的可持續發展。風能作為一種清潔的可再生能源，它取之不盡，用之不竭，分布廣泛，越來越受到世界各國的重視，是解決石化類能源枯竭危機的最好替代能源之一。我國風能資源豐富，絕大多數地區的平均風速都在每秒3米以上，特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼，平均風速更大。因此，利用風能資源的風力發電系統是具有較高性價比的一種新型能源發電系統，具有很好的應用前景。

目前，現有的風力發電系統主要有水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機兩類，大體可分為風輪(包括尾舵)、鐵塔、發電機三個部分，其工作原理是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。而由于自然界的風力是非恒定的，風力發電機組的發電效率很低，受環境影響較大，其需要復雜的結構才能在一定的條件下實現穩定的發電，一方面，當風速過大時，風力發電機組需要利用剎車系統剎車制動以防損壞葉片，另一方面，因風量不穩定，風力發電機輸出的是13～25V變化的交流電，須經充電器整流后利用蓄電池儲能，然后用逆變器逆變為交流220V市電，才能保證穩定使用，而且風力發電機組的風能利用率較低，造成了多余風能的浪費。因此，現有的風力發電系統存在著很大的不足。

由此可見，針對現有風力發電系統存在的不足，開發一種環境適應性強、結構安全可靠、應用范圍廣、發電穩定的風力衡定發電系統對新能源發電技術的發展和應用具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種環境適應性強、發電穩定的熱能造風輔助的風力耦合衡定發電方法。

本發明的另一目的在于提供一種用于實現上述方法的熱能造風輔助的風力耦合衡定發電系統，該系統結構安全可靠，可有效克服現有風力發電系統環境適應性差、結構復雜、發電不穩定等問題。

本發明的技術方案為：一種熱能造風輔助的風力耦合衡定發電方法，在煙囪的鉛垂風道中設置具有固定導向葉片的組合風力渦輪，在鉛垂風道外周設置儲能水箱，組合風力渦輪利用恒壓溢流的控制方式，通過液力偶合器維持發電機的轉速穩定，組合風力渦輪中多余的機械能耗散成熱能并儲存于儲能水箱中，以供鉛垂風道中風力不足以維持發電機轉速穩定時使用。

所述儲能水箱外周還設有太陽能集熱器，太陽能集熱器收集的熱能也儲存于儲能水箱中。

所述鉛垂風道中風力不足以維持發電機轉速穩定時，儲能水箱中儲存的熱能傳遞至鉛垂風道上方的管道中，加熱鉛垂風道上方的空氣產生煙囪效應，上升的熱氣流使鉛垂風道中的風速增大，保持液力偶合器輸出轉速穩定，實現發電機的轉速衡定，從而使電網輸出穩定的純正弦交流電。