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CN114233574A - 一种新型空气能发电系统 - Google Patents

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CN114233574A CN202111583779.0A CN202111583779A CN114233574A CN 114233574 A CN114233574 A CN 114233574A CN 202111583779 A CN202111583779 A CN 202111583779A CN 114233574 A CN114233574 A CN 114233574A
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Abstract

本发明公开了一种新型空气能发电系统，包括：空气采集端，用于采集转换风能，所述空气采集端包括风叶轮机和设置在风叶轮机内的动能转换装置；储气压缩端，用于存储和压缩空气采集端输出的空气能，所述储气压缩端包括等压储气装置、高压储气装置和空气增压装置；气能发电端，用于将储气压缩端的气能转换为电能，所述气能发电端包括气轮发电机组和与其配合的智能控制终端。本发明实现将风能转换为空气能储存，再将空气能转换为电能，通过智能控制终端，根据用电峰期进行空气能储存。

Description

一种新型空气能发电系统
技术领域
本发明涉及风能发电技术领域，具体为一种新型空气能发电系统。
背景技术
传统的风力发电是将风能通过风轮机转换电能，在风力不足时无法保证发电；此外如何将风能转换为空气能进行储存，在需要时通过空气能带动气轮机发电，鲜有人研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型空气能发电系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型空气能发电系统，包括：
空气采集端，用于采集转换风能，所述空气采集端包括风叶轮机和设置在风叶轮机内的动能转换装置；
储气压缩端，用于存储和压缩空气采集端输出的空气能，所述储气压缩端包括等压储气装置、高压储气装置和空气增压装置；
气能发电端，用于将储气压缩端的气能转换为电能，所述气能发电端包括气轮发电机组和与其配合的智能控制终端。
优选的，所述风叶轮机包括支撑柱、风叶轮和机箱，所述支撑柱设置在机箱的底部，所述风叶轮设置在机箱的一侧，所述动能转换装置设置在机箱内部，所述机箱的右侧连接有空气传输管，所述空气传输管与空气压缩机连接，所述空气传输管上连接有电磁阀一，所述空气传输管上电磁阀一的一侧连接有压力传感器一，所述压力传感器一和电磁阀一分别与风机端控制器连接。
优选的，所述机箱内空气压缩机的下部设置有控制装置，所述机箱的上侧设置有太阳能电池板，所述控制装置包括蓄电池、充放电模块、北斗卫星定位模块、通信模块和风机端控制器，所述充放电模块与蓄电池连接，所述太阳能电池板通过充放电模块与蓄电池连接，所述北斗定位模块和通信模块分别与风机端控制器连接，所述风机端控制器通过充放电模块与蓄电池连接，所述风机端控制器与智能控制终端连接。
优选的，所述动能转换装置包括变速齿轮箱、无极变速机和空气压缩机，所述风叶轮轮与变速齿轮箱的输入端连接，所述无极变速机与变速齿轮箱的输出端连接，所述无级变速机的输出轴与空气压缩机的输入轴连接，所述空气压缩机的一端连接有进气管，所述进气管的一端贯穿出机箱，所述空气压缩机的上部连接有泄压管，所述泄压管上连接有泄压阀，所述泄压阀为电磁阀，所述泄压阀与风机控制器连接。
优选的，所述等压储气装置包括低压储气罐、设置在低压储气罐内的压力传感器二和地面控制器，所述低压储气罐上端与空气传输管连接，所述低压储气罐的右侧连接有低压出气管，所述低压出气管上连接有电磁阀二，所述地面控制器与地面通讯模块连接，所述压力传感器二与地面控制器连接，所述地面控制器与智能控制终端连接。
优选的，所述高压储气装置包括高压储气罐和设置在高压储气罐内的压力传感器三，所述压力传感器三与地面控制器连接，所述高压储气罐的两端分别连接有高压进气管和高压出气管，所述高压出气管与气轮发电机组连接，所述高压进气管和高压出气管上分别连接有电磁阀三和电磁阀四，所述电磁阀三和电磁阀四分别与地面控制器连接。
优选的，所述空气增压装置两端分别与低压出气管和高压进气管连接，所述增压装置与地面控制器连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，风力吹动风叶轮转动，经过变速齿轮箱将转速进一步的提高，经过无极变速机的变速后满足空气压缩机的转速要求，带动空气压缩机转动，通过空气压缩机压缩空气，完成将风能转换为空气能；
2、本发明中，压力传感器一用于测量空气压缩机出气端的气压值，气压值传递给控制器，控制器当出气端的压力到达设定值时，控制器启动电磁阀一，压缩的空气进入空气传输管，通过空气传输管进入到低压储气罐内，通过设置在低压储气罐内的压力传感器二检测低压储气罐内的气体压力，压力值传递给地面控制器，当低压储气罐内的压力到达设定值时，地面控制器开启电磁阀二，低压储气罐内的气体经过低压出气管进入到空气增压装置内，地面控制器启动空气增压装置将气体增压后通过高压进气管输入到高压储气罐内，完成对空气能的储存；
3、本发明中，地面控制器将低压储气罐的气压值和高压储气管的气压值分别传递给智能控制终端，当高压储气罐内气压到达额定压力后，地面控制器关闭电磁阀三和空气增压装置，同时智能控制终端控制气轮发电机组启动，进行发电，完成将空气能转换为电能；
4、本发明中，智能控制终端还可以根据用电的峰谷期，控制高压气体的储存。即在用电低谷期时，使用高压储气罐内的气体进行发电，仅在高压储气管内气压值低压风气轮机发电所需的压力值时，再启动空气增压装置，将低压储气罐内低压气体增压后输入到高压罐内；同时保持低压储气罐的气压始终维持在额定值；在用电高峰期时，保持低压储气罐、空气增压装置持续向高压储气罐内进行供气。
附图说明
图1为本发明一种新型空气能发电系统整体结构示意图；
图2为本发明空气采集端结构示意图；
图3为本发明系统模块连接示意图。
图中：空气采集端100、动能转换装置1001、变速齿轮箱10011、无极变速机10012、空气压缩机10013、储气压缩端101、等压储气装置1011、低压储气罐10111、压力传感器二10112、地面控制器10113、高压储气装置1012、空气增压装置1013、气能发电端102、气轮发电机组1021、智能控制终端1022、高压储气罐10121、压力传感器三10122、控制装置103、蓄电池1031、充放电模块1032、北斗卫星定位模块1033、通信模块1034、风机端控制器1035。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种新型空气能发电系统，包括：
空气采集端100，用于采集转换风能，空气采集端100包括风叶轮机和安装在风叶轮机内的动能转换装置1001；
储气压缩端101，用于存储和压缩空气采集端100输出的空气能，储气压缩端101包括等压储气装置1011、高压储气装置1012和空气增压装置1013；
气能发电端102，用于将储气压缩端101的气能转换为电能，气能发电端102包括气轮发电机组1021和与其配合的智能控制终端1022。
机箱内空气压缩机10013的下部安装有控制装置103，机箱的上侧安装有太阳能电池板，控制装置103包括蓄电池1031、充放电模块1032、北斗卫星定位模块1033、通信模块1034和风机端控制器1035，充放电模块1032与蓄电池1031连接，太阳能电池板通过充放电模块1032与蓄电池1031连接，北斗定位模块和通信模块1034分别与风机端控制器1035连接，风机端控制器1035通过充放电模块1032与蓄电池1031连接，风机端控制器1035与智能控制终端1022连接。
动能转换装置1001包括变速齿轮箱10011、无极变速机10012和空气压缩机10013，风叶轮轮与变速齿轮箱10011的输入端连接，无极变速机10012与变速齿轮箱10011的输出端连接，无级变速机的输出轴与空气压缩机10013的输入轴连接，空气压缩机10013的一端连接有进气管，进气管的一端贯穿出机箱，空气压缩机10013的上部连接有泄压管，泄压管上连接有泄压阀，泄压阀为电磁阀，泄压阀与风机端控制器1035连接。
风叶轮机包括支撑柱、风叶轮和机箱，支撑柱安装在机箱的底部，风叶轮安装在机箱的一侧，动能转换装置1001安装在机箱内部，机箱的右侧连接有空气传输管，空气传输管与空气压缩机10013连接，空气传输管上连接有电磁阀一，空气传输管上电磁阀一的一侧连接有压力传感器一，压力传感器一和电磁阀一分别与风机端控制器1035连接。
等压储气装置1011包括低压储气罐10111、安装在低压储气罐10111内的压力传感器二10112和地面控制器10113，低压储气罐10111上端与空气传输管连接，低压储气罐10111的右侧连接有低压出气管，低压出气管上连接有电磁阀二，地面控制器10113与地面通讯模块连接，压力传感器二10112与地面控制器10113连接，地面控制器10113与智能控制终端1022连接。
高压储气装置1012包括高压储气罐10121和安装在高压储气罐10121内的压力传感器三10122，压力传感器三10122与地面控制器10113连接，高压储气罐10121的两端分别连接有高压进气管和高压出气管，高压出气管与气轮发电机组1021连接，高压进气管和高压出气管上分别连接有电磁阀三和电磁阀四，电磁阀三和电磁阀四分别与地面控制器10113连接。
空气增压装置1013两端分别与低压出气管和高压进气管连接，增压装置与地面控制器10113连接。
工作原理：使用时，风力吹动风叶轮转动，经过变速齿轮箱10011将转速进一步的提高，经过无极变速机10012的变速后带动空气压缩机10013转动，通过空气压缩机10013压缩空气，压力传感器一用于测量空气压缩机10013出气端的气压值，气压值传递给控制器，控制器当出气端的压力到达设定值时，控制器启动电磁阀一，压缩的空气进入空气传输管，通过空气传输管进入到低压储气罐10111内，通过安装在低压储气罐10111内的压力传感器二10112检测低压储气罐10111内的气体压力，压力值传递给地面控制器10113，当低压储气罐10111内的压力到达设定值时，地面控制器10113开启电磁阀二，低压储气罐10111内的气体经过低压出气管进入到空气增压装置1013内，地面控制器10113启动空气增压装置1013将气体增压后通过高压进气管输入到高压储气罐10121内，在输出高压气体时，通过地面控制器10113控制电磁阀三开启，通过安装在高压储气罐10121内的压力传感器三10122检测高压储气罐10121内的高压气体的压力，此压力信息传递给地面控制器10113，地面控制器10113将低压储气罐10111的气压值和高压储气管的气压值分别传递给智能控制终端1022，当高压储气罐10121内气压到达额定压力后，地面控制器10113关闭电磁阀三和空气增压装置1013，同时智能控制终端1022控制气轮发电机组1021启动，进行发电；
此外，智能控制终端1022还可以根据用电的峰谷期，控制高压气体的储存。即在用电低谷期时，使用高压储气罐10121内的气体进行发电，仅在高压储气管内气压值低压风气轮机发电所需的压力值时，再启动空气增压装置1013，将低压储气罐10111内低压气体增压后输入到高压罐内；同时保持低压储气罐10111的气压始终维持在额定值；在用电高峰期时，保持低压储气罐10111、空气增压装置1013持续向高压储气罐10121内进行供气；
在低压储气罐10111无法继续储气时，智能控制终端1022通过风机端控制器1035控制电磁阀一关闭，同时打开泄压阀，进行泄压；
风机端控制器1035通过通信模块1034与地面控制器10113进行数据连接，通过北斗定位模块1033可以确定空气采集端100的位置，便于后期维护；通过太阳能电池板为蓄电池1031补充电能，通过蓄电池可以为风机控制器1035、北斗定位模块1033和通信模块1034供电。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种新型空气能发电系统，其特征在于，包括：
空气采集端(100)，用于采集转换风能，所述空气采集端(100)包括风叶轮机和设置在风叶轮机内的动能转换装置(1001)；
储气压缩端(101)，用于存储和压缩空气采集端(100)输出的空气能，所述储气压缩端(101)包括等压储气装置(1011)、高压储气装置(1012)和空气增压装置(1013)；
气能发电端(102)，用于将储气压缩端(101)的气能转换为电能，所述气能发电端(102)包括气轮发电机组(1021)和与其配合的智能控制终端(1022)。
2.根据权利要求1所述的一种新型空气能发电系统，其特征在于：所述动能转换装置(1001)包括变速齿轮箱(10011)、无极变速机(10012)和空气压缩机(10013)，所述风叶轮轮与变速齿轮箱(10011)的输入端连接，所述无极变速机(10012)与变速齿轮箱(10011)的输出端连接，所述无级变速机的输出轴与空气压缩机(10013)的输入轴连接，所述空气压缩机(10013)的一端连接有进气管，所述进气管的一端贯穿出机箱，所述空气压缩机(10013)的上部连接有泄压管，所述泄压管上连接有泄压阀，所述泄压阀为电磁阀，所述泄压阀与风机端控制器(1035)连接。
3.根据权利要求2所述的一种新型空气能发电系统，其特征在于：所述述机箱内空气压缩机(10013)的下部设置有控制装置(103)，所述机箱的上侧设置有太阳能电池板，所述控制装置(103)包括蓄电池(1031)、充放电模块(1032)、北斗卫星定位模块(1033)、通信模块(1034)和风机端控制器(1035)，所述充放电模块(1032)与蓄电池(1031)连接，所述太阳能电池板通过充放电模块(1032)与蓄电池(1031)连接，所述北斗定位模块和通信模块(1034)分别与风机端控制器(1035)连接，所述风机端控制器(1035)通过充放电模块(1032)与蓄电池(1031)连接，所述风机端控制器(1035)与智能控制终端(1022)连接。
4.根据权利要求2所述的一种新型空气能发电系统，其特征在于：所述风叶轮机包括支撑柱、风叶轮和机箱，所述支撑柱设置在机箱的底部，所述风叶轮设置在机箱的一侧，所述动能转换装置(1001)设置在机箱内部，所述机箱的右侧连接有空气传输管，所述空气传输管与空气压缩机(10013)连接，所述空气传输管上连接有电磁阀一，所述空气传输管上电磁阀一的一侧连接有压力传感器一，所述压力传感器一和电磁阀一分别与风机端控制器(1035)连接。
5.根据权利要求1所述的一种新型空气能发电系统，其特征在于：所述等压储气装置(1011)包括低压储气罐(10111)、设置在低压储气罐(10111)内的压力传感器二(10112)和地面控制器(10113)，所述低压储气罐(10111)上端与空气传输管连接，所述低压储气罐(10111)的右侧连接有低压出气管，所述低压出气管上连接有电磁阀二，所述地面控制器(10113)与地面通讯模块连接，所述压力传感器二(10112)与地面控制器(10113)连接，所述地面控制器(10113)与智能控制终端(1022)连接。
6.根据权利要求1所述的一种新型空气能发电系统，其特征在于：所述高压储气装置(1012)包括高压储气罐(10121)和设置在高压储气罐(10121)内的压力传感器三(10122)，所述压力传感器三(10122)与地面控制器(10113)连接，所述高压储气罐(10121)的两端分别连接有高压进气管和高压出气管，所述高压出气管与气轮发电机组(1021)连接，所述高压进气管和高压出气管上分别连接有电磁阀三和电磁阀四，所述电磁阀三和电磁阀四分别与地面控制器(10113)连接。
7.根据权利要求2所述的一种新型空气能发电系统，其特征在于：所述空气增压装置(1013)两端分别与低压出气管和高压进气管连接，所述增压装置与地面控制器(10113)连接。
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