CN103925164A - 一种风力发电装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电装置及方法，风力发电装置包括风叶、变速箱、空气压缩机、压缩空气储气罐、发电机组，所述风叶与所述变速箱通过连接轴连接，所述变速箱驱动所述空气压缩机做功进行空气压缩，所述空气压缩机包含出气口，所述出气口与所述压缩空气储气罐连接，所述压缩空气储气罐提供的压缩空气用于所述发电机组发电。本发明提供的风力发电装置及方法，能实现连续发电，且电压稳定、成本低。

Description

一种风力发电装置及方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术，具体涉及一种风力发电装置及方法。

背景技术

电是工农业各行业各领域及人民生活必不可缺的消耗能源，随着工农业和社会的发展，民用的电器增多使对电的需求越来越大，到夏季时尤为突出。现有技术中，电能主要通过水力发电、火力发电、核电、太阳能发电等方式，水电、火电所需自然资源为不可再生的资源，且能耗高；核电存在不可防范的自然灾难如地震，一旦核电站区域发生地震核泄露给人民带来的灾难不可想象，且核电对建设区域要求较为严格；而太阳能发电技术中，所需的光能在阳光不充足多云的天气或阴雨天气，转化效率大幅降低，不能满足连续供电的要求，且太阳能发电建设所需面积大等问题，

风能是地球上的一种自然能量，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍之多，我国的风资源极为丰富，是再生能源开发利用的重点，风力发电也成为风能应用的一个重要领域。然而，现有技术中，是将风力直接进行发电，即利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。该技术中，风力发电随着风能的时大时小造成风力发出的电流电压时高时低难以控制，其次现有的风力发电控制电流电压的配套投资太大，而且并网后还影响整个电网的电流电压不稳定，不能发挥风能的效力，同时风力发电机投资也大，发出的电成本高，维护维修成本高。

发明内容

本发明的目的是克服以上缺点，提供一种能连续发电，且电压稳定、成本低的风力发电装置及方法。

本发明的技术方案是：

一种风力发电装置，所述风力发电装置包括风叶、变速箱、空气压缩机、压缩空气储气罐、发电机组，所述风叶与所述变速箱通过连接轴连接，所述变速箱驱动所述空气压缩机做功进行空气压缩，所述空气压缩机包含出气口，所述出气口与所述压缩空气储气罐连接，所述压缩空气储气罐提供的压缩空气用于所述发电机组发电。

进一步地，所述变速箱包括变速箱输出轴，所述变速箱输出轴连接第一皮带轮，所述空气压缩机包括压缩机轴，所述压缩机轴连接第二皮带轮，所述第一皮带轮与所述第二皮带轮之间通过皮带连接。

进一步地，所述变速箱内设置有传动齿轮、传动转子齿轮、转子和压缩机齿轮，所述传动齿轮带动所述传动转子齿轮转动，所述传动转子齿轮与所述转子同轴连接，所述转子带动所述压缩机齿轮转动，所述空气压缩机包括压缩机轴，所述压缩机齿轮与所述压缩机轴连接。

进一步地，所述空气压缩机包含进气口，所述进气口设置有空气漏心器。

进一步地，所述空气压缩机为活塞式空压机或螺杆式空压机。

进一步地，所述空气压缩机的压缩气缸为至少一个。

进一步地，所述压缩空气储气罐与所述发电机组通过输气管连接，所述风力发电装置为至少两组，所述每组风力发电装置的输气管串联连接后与所述发电机组连接。

进一步地，所述风叶的叶片为三片。

进一步地，所述压缩空气储气罐底部设置有排污口，所述排污口连接排污阀。

一种风力发电的方法，包括以下步骤：

a、风力矩动风叶转动，风叶带动变速箱工作；

b、变速箱带动空气压缩机工作，空气压缩机做功得到压缩空气；

c、空气压缩机将产生的压缩空气输送到压缩空气储气罐中，并通过压缩空气储气罐持续提供给发电机组，用于发电。

本发明提供的风力发电装置及方法，具有如下优点：

1、本发明提供的风力发电装置及方法，能实现连续、稳定地发电。本发明提供的风力发电装置，包括风叶、变速箱、空气压缩机、压缩空气储气罐、发电机组，所述风叶与所述变速箱通过连接轴连接，所述变速箱驱动所述空气压缩机做功进行空气压缩，所述空气压缩机包含出气口，所述出气口与所述压缩空气储气罐连接，所述压缩空气储气罐提供的压缩空气用于所述发电机组发电。该技术是通过风力使风叶转动，从而带动空气压缩机进行做功，使空气压缩机连续产生压缩空气，并将连续产生的压缩空气用于发电，因发电所需的能源可持续产生，应用于发电技术中，即可产生连续、稳定的电流电压。

2、本发明提供的风力发电装置及方法，发电所需的能耗低、成本低。本发明提供的风力发电装置及方法，是通过压缩空气发电，压缩空气的产生由风力带动空气压缩机进行，不需额外增加其他动力，所需的能耗低，因此，可大大降低风力发电的成本。

3、本发明提供的风力发电装置及方法，风能所发生的效率高。本发明提供的风力发电装置及方法，变速箱与空气压缩机之间由皮带传动，大大提高了空气压缩机的造气效率，皮带传动比齿轮传动的造气效率高出13%左右。且皮带传动结构简单，维修方便，成本低，使用寿命长。

4、本发明提供的风力发电装置及方法，多台空气压缩机产生的压缩空气可实现并网，并将多台空气压缩机产生压缩空气同时输送至一台大型发电机，发电效率高，并利于发电机组设备的维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明风力发电装置第一种实施方式的结构示意图；

图2是本发明风力发电装置第二种实施方式的结构示意图；

附图标记：1-风叶，2-变速箱，3-空气压缩机，4-连接轴，5-出气口，6-压缩空气储气罐，7-变速箱输出轴，8-第一皮带轮，9-压缩机轴，10-第二皮带轮，11-皮带，12-传动齿轮，13-传动转子齿轮，14-转子，15-压缩机齿轮，16-漏心器，17-输气管，18-排污阀。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施方式

结合图1、图2，一种风力发电装置，包括风叶1、变速箱2、空气压缩机3、压缩空气储气罐6、发电机组，风叶1与变速箱2通过连接轴4连接，变速箱2驱动空气压缩机3做功进行空气压缩，空气压缩机3包含出气口5，出气口5与压缩空气储气罐6连接，压缩空气储气罐6提供的压缩空气用于发电机组发电。附图中没有表示出发电机组的结构，发电机组包括汽轮机，工作中，压缩空气储气罐内的压缩空气输送至汽轮机。

本发明提供的风力发电装置，通过风力使风叶转动，从而带动空气压缩机进行做功，使空气压缩机连续产生压缩空气，并将连续产生的压缩空气用于发电，因发电所需的能源可持续产生，应用于发电技术中，即可产生连续、稳定的电流电压。

本发明提供的风力发电装置及方法，是通过压缩空气发电，压缩空气的产生由风力带动空气压缩机进行，不需额外增加其他动力，所需的能耗低，因此，可大大降低风力发电的成本。

如图1所示，本发明中，变速箱2包括变速箱输出轴7，变速箱输出轴7连接第一皮带轮8，空气压缩机3包括压缩机轴9，压缩机轴9连接第二皮带轮10，第一皮带轮8与第二皮带轮10之间通过皮带11连接。变速箱2与空气压缩机3之间由皮带传动，大大提高了空气压缩机的造气效率，皮带传动比齿轮传动的造气效率高出13%左右。且皮带传动结构简单，维修方便，成本低，使用寿命长。该结构中，空气压缩机和变速箱设置在压缩空气储气罐顶部，可节约安装空间。

如图2所示，本发明中，变速箱2内设置有传动齿轮12、传动转子齿轮13、转子14和压缩机齿轮15，传动齿轮12带动传动转子齿轮13转动，传动转子齿轮13与转子14同轴连接，转子14带动压缩机齿轮15转动，空气压缩机3包括压缩机轴9，压缩机齿轮15与压缩机轴9连接。该传动效率低于上述皮带传动的传动效率。图2中没有给出压缩空气储气罐、发电机组等的结构示意图，只表达了变速箱与空气压缩机的传动结构，其余结构与附图1相似。

本发明中，空气压缩机3包含进气口，进气口设置有空气漏心器16，通过漏心器16对空气净化过滤。

本发明中，空气压缩机3为活塞式空压机或螺杆式空压机，空气压缩机的压缩气缸为至少一个，可以为两个或多个，当气缸数量为多个时，可增加空气压缩机的造气效率。

本发明中，压缩空气储气罐6与发电机组通过输气管17连接，风力发电装置为至少两组，每组风力发电装置的输气管17串联连接后与发电机组连接，多台空气压缩机产生的压缩空气可实现并网，并将多台空气压缩机产生压缩空气同时输送至一台大型发电机，发电效率高，并利于发电机组设备的维护。实际工作中，输气管直接与发电机组的汽轮机连接。其中，每个压缩空气储气罐的输气管上单独设置一个输气阀，方便压缩空气量的控制；同时，在各输送管串联后的总管上设置一个总阀。图1中表示为两组风力发电装置串联连接。

本发明中，风叶1的叶片为三片，风叶转速快，能增加连接轴4的转动速度，从而提高空气压缩机的工作效率。

本发明中，压缩空气储气罐6底部设置有排污口，排污口连接排污阀18，空气压缩机运行一段时间后，进行排污处理。

与上述风力发电装置相对应的风力发电的方法，包括以下步骤：

a、风力矩动风叶转动，风叶带动变速箱工作；

b、变速箱带动空气压缩机工作，空气压缩机做功得到压缩空气；

c、空气压缩机将产生的压缩空气输送到压缩空气储气罐中，并通过压缩空气储气罐持续提供给发电机组，用于发电。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风力发电装置，其特征在于，所述风力发电装置包括风叶、变速箱、空气压缩机、压缩空气储气罐、发电机组，所述风叶与所述变速箱通过连接轴连接，所述变速箱驱动所述空气压缩机做功进行空气压缩，所述空气压缩机包含出气口，所述出气口与所述压缩空气储气罐连接，所述压缩空气储气罐提供的压缩空气用于所述发电机组发电。

2.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述变速箱包括变速箱输出轴，所述变速箱输出轴连接第一皮带轮，所述空气压缩机包括压缩机轴，所述压缩机轴连接第二皮带轮，所述第一皮带轮与所述第二皮带轮之间通过皮带连接。

3.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述变速箱内设置有传动齿轮、传动转子齿轮、转子和压缩机齿轮，所述传动齿轮带动所述传动转子齿轮转动，所述传动转子齿轮与所述转子同轴连接，所述转子带动所述压缩机齿轮转动，所述空气压缩机包括压缩机轴，所述压缩机齿轮与所述压缩机轴连接。

4.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述空气压缩机包含进气口，所述进气口设置有空气漏心器。

5.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述空气压缩机为活塞式空压机或螺杆式空压机。

6.根据权利要求5所述的风力发电装置，其特征在于，所述空气压缩机的压缩气缸为至少一个。

7.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述压缩空气储气罐与所述发电机组通过输气管连接，所述风力发电装置为至少两组，所述每组风力发电装置的输气管串联连接后与所述发电机组连接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的风力发电装置，其特征在于，所述风叶的叶片为三片。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的风力发电装置，其特征在于，所述压缩空气储气罐底部设置有排污口，所述排污口连接排污阀。

10.一种风力发电的方法，其特征在于，所述风力发电的方法包括以下步骤：

a、风力矩动风叶转动，风叶带动变速箱工作；

b、变速箱带动空气压缩机工作，空气压缩机做功得到压缩空气；

c、空气压缩机将产生的压缩空气输送到压缩空气储气罐中，并通过压缩空气储气罐持续提供给发电机组，用于发电。