CN114278500B - 一种风能光能储能一体发电设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风能光能储能一体发电设备，涉及风力发电、光能发电及储能发电技术领域。该种风能光能储能一体发电设备，包括塔体，所述塔体的顶部转动连接有旋转机箱，所述旋转机箱的底部固定连接有与塔体相对应的旋转基座，所述旋转机箱的底部开设有与旋转基座相对应的检修通孔，所述旋转基座的前端转动连接有整流罩，所述整流罩的周侧安装有多个旋转叶片，所述整流罩的中心安装有与多个旋转叶片相对应的定位轮毂，所述整流罩的后端固定连接有传动轴。通过设计风力发电机构、光能发电机构以及储能机构，在风力不足的情况下，可以利用光能和储存的压缩气体对风力发电进行补充，以保证风力发电机构能够在用电高峰期保持满负运转，提高了发电效率。

Description

一种风能光能储能一体发电设备

技术领域

本发明涉及风力发电、光能发电及储能发电技术领域，具体为一种风能光能储能一体发电设备。

背景技术

风力发电是通过风力发电机组实现风能到机械能，再到电能的转换。与传统能源相比，风力发电不依赖矿物能源，没有燃料价格风险，发电成本稳定，也没有包括碳排放等环境成本。近年来，我国风力发电市场快速发展，迫切需求风力发电技术的同步发展；现有风力发电机对风速要求较高，风速大于3.5m/s的情况下才能发电，风叶迎风面最大，当风速达到发电机额定容量后，风叶开始调整迎风面，直至迎风面最小，为保护发电机不超速，当风叶迎风面调整到最小、发电机满负荷时，刹车启动，保护风机安全。

风力发电受自然因素及用户使用规律影响较大，自然因素不可控，但用户使用有规律可循，当风力发电满载时，用户不一定能够全部使用。当用户需求增加时，风力发电又不能满足，加之电能储存技术一直以来都是世界难题，目前也有新型电池储能技术、压缩空气蓄能技术、飞轮蓄能技术、氢能存储技术和风光互补发电技术，但受投资成本及技术结合难度影响，目前投入使用的较少。

为此，我们研发出了新的一种风能光能储能一体发电设备。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种风能光能储能一体发电设备，解决了风力发电受自然因素及用户使用规律影响较大，自然因素不可控，但用户使用有规律可循，当风力发电满载时，用户不一定能够全部使用。当用户需求增加时，风力发电又不能满足，加之电能储存技术一直以来都是世界难题，目前也有新型电池储能技术、压缩空气蓄能技术、飞轮蓄能技术、氢能存储技术和风光互补发电技术，但受投资成本及技术结合难度影响，目前投入使用的较少的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种风能光能储能一体发电设备，包括塔体，所述塔体的顶部转动连接有旋转机箱，所述旋转机箱的底部固定连接有与塔体相对应的旋转基座，所述旋转机箱的底部开设有与旋转基座相对应的检修通孔，所述旋转基座的前端转动连接有整流罩，所述整流罩的周侧安装有多个旋转叶片，所述整流罩的中心安装有与多个旋转叶片相对应的定位轮毂，所述整流罩的后端固定连接有传动轴；

所述旋转机箱中心的底部固定连接有支撑座，所述支撑座顶部的一侧安装有与传动轴相对应的变速箱，所述变速箱的一侧设置有刹车机构，所述刹车机构远离变速箱的一侧设置有发电机组；

所述旋转机箱顶部的中心固定连接有安装座，所述安装座的顶部安装有涡轮空气压缩机，所述涡轮空气压缩机的尾端固定连接有压缩空气输送管道，所述塔体内壁一侧的顶部安装有储气罐，储气罐顶部的进气口和出气口均安装有电磁阀，以便进行储气和排气的智能控制，所述塔体内壁与储气罐之间固定连接有多组安装支架；

所述支撑座的顶部靠近整流罩的一端安装有空气驱动机构，所述空气驱动机构与储气罐之间固定连接有进气管，所述空气驱动机构外壁有一侧排气管，经进气管进入空气驱动机构中的气流会经排气管排出旋转机箱；

所述旋转机箱外表面的两侧均安装有太阳能光伏发电板，太阳能光伏发电板可以将光能转化为电能，用于风力发电的补充，也可以在储气罐中设计加热模块，利用光能发电对储气罐中的压缩空气进行加热，使之膨胀，提高做功效率，给风力发电机提供助力，提高发电机满载时长，从而提高风力发电机效率，或在风力不足以发电时，用电负荷较高时压缩空气输出做功，带动发电机继续做功，提高发电效率，所述塔体的中心固定连接有检修梯。

优选的，所述旋转叶片的数量为三组，三组安装于整流罩中心的旋转叶片在受到风力吹动时，会自动进行旋转，从而带动传动轴进行同步转动。

优选的，所述旋转机箱前端的中心安装有与传动轴相对应的定位轴承，且传动轴套接于定位轴承的内环，通过在旋转机箱前端的中心安装与传动轴相对应的定位轴承，既能起到支撑作用，同时也可以起到旋转定位作用。

优选的，所述变速箱的输出轴与发电机组的输入端固定连接，从而使变速箱的输出轴能够带动发电机组进行工作，从而使发电机组进行风力发电。

优选的，所述压缩空气输送管道远离涡轮空气压缩机的一端与储气罐固定连接，从而使涡轮空气压缩机可以将吸入的空气进行压缩，经过压缩后的气体会经压缩空气输送管道输送至储气罐中，从而使使压缩空气在储气罐中进行存储。

优选的，所述空气驱动机构包括壳体，所述壳体的中心转动连接有风力驱动叶片，空气驱动机构可以将储气罐中存储的高压空气转化为风力，然后利用高速风力气流驱动风力驱动叶片进行旋转。

优选的，所述传动轴的一端贯穿空气驱动机构的壳体，且风力驱动叶片固定在传动轴的外壁，从而使风力驱动叶片在高速气流的吹动下可以进行旋转，风力驱动叶片在旋转的同时也会带动传动轴进行转动，从而将高速气流转化为动能，再由传动轴的旋转驱动带动发电机组进行风力发电。

优选的，所述壳体的两侧分别开设有与进气管和排气管相对应的进气孔和排气孔，且所述进气管与空气驱动机构壳体呈相切结构布置，通过在壳体的两侧分别开设与进气管和排气管相对应的进气孔和排气孔，并使进气管与空气驱动机构壳体呈相切结构布置，从而使进气管吹出的高速气流可以吹动风力驱动叶片在壳体中进行转动。

(三)有益效果

本发明提供了一种风能光能储能一体发电设备。具备以下有益效果：

1、该种风能光能储能一体发电设备，通过设计风力发电机构、光能发电机构以及储能机构，在风力不足的情况下，可以利用光能和储存的压缩气体对风力发电进行补充，以保证风力发电机构能够在用电高峰期保持满负运转，从而提高了整体的发电效率。

2、该种风能光能储能一体发电设备，通过设计简单的储能机构，可以利用存储的压缩气体做功驱动传动轴进行正常转动，带动发电机继续做功，提高发电效率，以满足供电区域的正常用电需求。

附图说明

图1为本发明一种风能光能储能一体发电设备的主视结构图；

图2为本发明一种风能光能储能一体发电设备的侧视结构图；

图3为本发明一种风能光能储能一体发电设备的剖视结构示意图；

图4为本发明一种风能光能储能一体发电设备旋转机箱的内部结构图；

图5为本发明一种风能光能储能一体发电设备空气驱动机构的工作原理示意图；

图6为图1中A处的局部放大图；

图7为图2中B处的局部放大图。

其中，1、塔体；2、旋转机箱；3、旋转基座；4、整流罩；5、旋转叶片；6、定位轮毂；7、传动轴；8、支撑座；9、变速箱；10、刹车机构；11、发电机组；12、检修通孔；13、安装座；14、涡轮空气压缩机；15、压缩空气输送管道；16、储气罐；17、安装支架；18、空气驱动机构；19、进气管；20、排气管；21、太阳能光伏发电板；22、检修梯。

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。

实施例

如图1-2所示，本发明实施例提供一种风能光能储能一体发电设备，包括塔体1，塔体1的顶部转动连接有旋转机箱2，旋转机箱2的底部固定连接有与塔体1相对应的旋转基座3，旋转机箱2的底部开设有与旋转基座3相对应的检修通孔12，如图6所示，旋转基座3的前端转动连接有整流罩4，整流罩4的周侧安装有多个旋转叶片5，整流罩4的中心安装有与多个旋转叶片5相对应的定位轮毂6，整流罩4的后端固定连接有传动轴7；旋转叶片5的数量为三组，三组安装于整流罩4中心的旋转叶片5在受到风力吹动时，会自动进行旋转，从而带动传动轴7进行同步转动；旋转机箱2前端的中心安装有与传动轴7相对应的定位轴承，且传动轴7套接于定位轴承的内环，通过在旋转机箱2前端的中心安装与传动轴7相对应的定位轴承，既能起到支撑作用，同时也可以起到旋转定位作用。

如图2-4所示，旋转机箱2中心的底部固定连接有支撑座8，支撑座8顶部的一侧安装有与传动轴7相对应的变速箱9，变速箱9的输出轴与发电机组11的输入端固定连接，从而使变速箱9的输出轴能够带动发电机组11进行工作，从而使发电机组11进行风力发电；变速箱9的一侧设置有刹车机构10，刹车机构10远离变速箱9的一侧设置有发电机组11；

旋转机箱2顶部的中心固定连接有安装座13，安装座13的顶部安装有涡轮空气压缩机14，涡轮空气压缩机14的尾端固定连接有压缩空气输送管道15，塔体1内壁一侧的顶部安装有储气罐16，储气罐16顶部的进气口和出气口均安装有电磁阀，以便进行储气和排气的智能控制，塔体1内壁与储气罐16之间固定连接有多组安装支架17；压缩空气输送管道15远离涡轮空气压缩机14的一端与储气罐16固定连接，从而使涡轮空气压缩机14可以将吸入的空气进行压缩，经过压缩后的气体会经压缩空气输送管道15输送至储气罐16中，从而使使压缩空气在储气罐16中进行存储。

如图5所示，支撑座8的顶部靠近整流罩4的一端安装有空气驱动机构18，空气驱动机构18与储气罐16之间固定连接有进气管19，空气驱动机构18外壁有一侧排气管20，经进气管19进入空气驱动机构18中的气流会经排气管20排出旋转机箱2；空气驱动机构18包括壳体，壳体的中心转动连接有风力驱动叶片，空气驱动机构18可以将储气罐16中存储的高压空气转化为风力，然后利用高速风力气流驱动风力驱动叶片进行旋转；传动轴7的一端贯穿空气驱动机构18的壳体，且风力驱动叶片固定在传动轴7的外壁，从而使风力驱动叶片在高速气流的吹动下可以进行旋转，风力驱动叶片在旋转的同时也会带动传动轴7进行转动，从而将高速气流转化为动能，再有传动轴7的旋转驱动带动发电机组11进行风力发电；壳体的两侧分别开设有与进气管19和排气管20相对应的进气孔和排气孔，且进气管19与空气驱动机构18壳体呈相切结构布置，通过在壳体的两侧分别开设与进气管19和排气管20相对应的进气孔和排气孔，并使进气管19与空气驱动机构18壳体呈相切结构布置，从而使进气管19吹出的高速气流可以吹动风力驱动叶片在壳体中进行转动。

旋转机箱2外表面的两侧均安装有太阳能光伏发电板21，太阳能光伏发电板21可以将光能转化为电能，用于风力发电的补充，也可以在储气罐16中设计加热模块，利用光能发电对储气罐16中的压缩空气进行加热，使之膨胀，提高做功效率，给风力发电机提供助力，提高发电机满载时长，从而提高风力发电机效率，或在风力不足以发电时，用电负荷较高时压缩空气输出做功，带动发电机继续做功，提高发电效率，塔体1的中心固定连接有检修梯22。

工作原理：设备工作时，在风力正常的情况下，风力会吹动旋转叶片5进行旋转，多组旋转叶片5会带动传动轴7进行同步转动，传动轴7的转动经变速箱9的增速后，变速箱9的输出轴会带动发电机组11进行工作，从而使发电机组11进行风力发电，于此同时，安装座13的顶部安装的涡轮空气压缩机14也会在风力的驱动下进行工作，并将吸入的空气进行压缩，经过压缩后的气体会经压缩空气输送管道15输送至储气罐16中，从而使使压缩空气在储气罐16中进行存储；如图7所示，旋转机箱2外表面的两侧均安装有太阳能光伏发电板21，太阳能光伏发电板21可以将光能转化为电能，用于风力发电的补充，在用电高峰或风力不足以发电时，可以利用加热模块对储气罐16中的压缩空气进行加热，使之膨胀，提高做功效率，此时接通排气管20，使进气管19吹出的高速气流可以吹动风力驱动叶片在壳体中进行转动，风力驱动叶片在旋转的同时也会带动传动轴7进行转动，从而将高速气流转化为动能，给风力发电机提供助力，再由传动轴7的旋转驱动带动发电机组11进行风力发电，提高发电机组11的满载时长，从而提高风力发电的发电效率。

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 (4)

1.一种风能光能储能一体发电设备，包括塔体(1)，其特征在于：所述塔体(1)的顶部转动连接有旋转机箱(2)，所述旋转机箱(2)的底部固定连接有与塔体(1)相对应的旋转基座(3)，所述旋转机箱(2)的底部开设有与旋转基座(3)相对应的检修通孔(12)，所述旋转基座(3)的前端转动连接有整流罩(4)，所述整流罩(4)的周侧安装有多个旋转叶片(5)，所述整流罩(4)的中心安装有与多个旋转叶片(5)相对应的定位轮毂(6)，所述整流罩(4)的后端固定连接有传动轴(7)；

所述旋转机箱(2)中心的底部固定连接有支撑座(8)，所述支撑座(8)顶部的一侧安装有与传动轴(7)相对应的变速箱(9)，所述变速箱(9)的一侧设置有刹车机构(10)，所述刹车机构(10)远离变速箱(9)的一侧设置有发电机组(11)；

所述旋转机箱(2)顶部的中心固定连接有安装座(13)，所述安装座(13)的顶部安装有涡轮空气压缩机(14)，所述涡轮空气压缩机(14)的尾端固定连接有压缩空气输送管道(15)，所述塔体(1)内壁一侧的顶部安装有储气罐(16)，所述塔体(1)内壁与储气罐(16)之间固定连接有多组安装支架(17)；

所述支撑座(8)的顶部靠近整流罩(4)的一端安装有空气驱动机构(18)，所述空气驱动机构(18)与储气罐(16)之间固定连接有进气管(19)，所述空气驱动机构(18)外壁有一侧排气管(20)；

所述旋转机箱(2)外表面的两侧均安装有太阳能光伏发电板(21)，所述塔体(1)的中心固定连接有检修梯(22)；

所述压缩空气输送管道(15)远离涡轮空气压缩机(14)的一端与储气罐(16)固定连接；

所述空气驱动机构(18)包括壳体，所述壳体的中心转动连接有风力驱动叶片；

所述传动轴(7)的一端贯穿空气驱动机构(18)的壳体，且风力驱动叶片固定在传动轴(7)的外壁；

所述壳体的两侧分别开设有与进气管(19)和排气管(20)相对应的进气孔和排气孔，且所述进气管(19)与空气驱动机构(18)壳体呈相切结构布置。

2.根据权利要求1所述的一种风能光能储能一体发电设备，其特征在于：所述旋转叶片(5)的数量为三组。

3.根据权利要求1所述的一种风能光能储能一体发电设备，其特征在于：所述旋转机箱(2)前端的中心安装有与传动轴(7)相对应的定位轴承，且传动轴(7)套接于定位轴承的内环。

4.根据权利要求1所述的一种风能光能储能一体发电设备，其特征在于：所述变速箱(9)的输出轴与发电机组(11)的输入端固定连接。