专利名称：一种以空气为介质的能量存储、释放的风力发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及风力发电技术领域，提供了一种在风电领域充分利用风能作为输入能源，经过本系统转化为平稳动力直接带动发电机平稳发电的风力发电系统。
背景技术：
由于风力受到自然条件的限制，其作为能源输入非常不稳定，而目前世界上的作为原动力输入发电设备一般要求比较平稳。目前，世界上现有的风电是在风能中提取出部分能量作为原动力，不能最大限度的利用风能。另外，利用空气发电的储能装置只是将空气压缩储存，储气罐体积过大，并且热能损失大，降低了能量转换效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种以空气为介质的能量存储、释放的风力发电系统，它通过将风能超过发电机需要的能量储存，低于发电机需要由储能补偿达到能量平稳输出；采用两种方式储能，一种是热能储存；一种是势能储存。热能储能是利用水作为储存介质，与空压机、势能存储进行热交换，达到热能的储存和释放。势能储存是利用空气作为存储介质，通过压缩、冷却、加热等物理现象在临界状态下将空气液化、汽化进行能量储存和释放。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种以空气为介质的能量存储、释放的风力发电系统，它包括动力传输系统、势能储存系统、热交换系统、控制系统；所述的动力传输系统包括风车叶片动力输出装置、空压机、换热室、高温储气罐、 蒸汽机、发电机，该风车叶片动力输出装置通过动力输出轴连接空压机，将动能传递给空压机，空压机压缩经空气净化器净化过的空气通过气管进入换热室，再通过气管输出进入单向阀，单向阀输出气管连接高温储气罐，高温储气罐内经过压缩的空气，通过稳压阀稳压后的气体进入蒸汽机内做功，蒸汽机将平稳动力输送给发电机；所述的势能储存系统包括高温储气罐、保温箱体、低温储液罐，该低温储液罐设置在保温箱体内，该低温储液罐的进、出气管通过单向阀与高温储气罐形成串联连接，在低温储液罐上连接有排气限压阀，在保温箱体上设有与大气相通的排气孔，在高温储气罐内和低温储液罐内分别设置有换热器，两个换热器的进出水管连接形成串联连接，保温水槽的出水管通过截止阀、单向阀与两个换热器一端的连接水管连接，保温水槽的进水管通过单向阀与两个换热器另一端的连接水管连接，形成保温水槽的进出水管与两个换热器的进出水管形成并联连接；所述的热交换系统包括保温水槽、换热室，在换热室内设置有换热器，该换热器两端的进、出水管分别与保温水槽、空压机连接，保温水槽与空压机之间连接水管，形成保温水槽、空压机与换热室内的换热器形成串联循环换热连接；空压机压缩空气产生的热量， 通过换热室内的换热器使保温水槽内的水温上升存储热能，通过开启截止阀，将保温水槽
3内的水输入低温储液罐内的换热器和高温储气罐内的换热器，降温释放热能，形成了热交换；所述的控制系统包括换热室与高温储气罐之间气管上连接的单向阀，高温储气罐与蒸汽机之间气管上连接的稳压阀，高温储气罐与低温储液罐之间循环水管上连接的单向阀，保温水槽出水口与低温储液罐、高温储气罐内的两换热器并联一端之间水管上连接的截止阀、单向阀，保温水槽入水口与低温储液罐、高温储气罐内的两换热器并联另一端之间水管上连接的单向阀。在高温储气罐与低温储液罐、高温储气罐内的两换热器并联一端进水管的单向阀出水端之间通过气管连接有排水阀。所述的空压机上连接有空气净化器。本发明的有益效果是通过将风能超过发电机需要的能量储存，低于发电机需要由储能补偿达到能量平稳输出。
图1是本发明的示意图。附图标号1-风车叶片动力输出装置；2-空气净化器；3-空压机；4-保温水槽；5-换热器；6-换热室；7-单向阀；8-高温储气罐；9-稳压阀；10-蒸汽机；11-发电机；12-单向阀；13-排气孔；14-保温腔体；15-限压阀；16-换热器；17-换热器；18-低温储液罐；19-单向阀；20-排水阀；21-单向阀；22-单向阀；23-截止阀。
具体实施例方式参见图1所示一种以空气为介质的能量存储、释放的风力发电系统，它包括动力传输系统、势能储存系统、热交换系统、控制系统；所述的动力传输系统包括风车叶片动力输出装置1、空压机3、换热室6、高温储气罐8、蒸汽机10、发电机11，该风车叶片动力输出装置1通过动力输出轴连接空压机3，将动能传递给空压机3，空压机3压缩经空气净化器2净化过的空气通过气管进入换热室6， 再通过气管输出进入单向阀7，单向阀7输出气管连接高温储气罐8，高温储气罐8内经过压缩的空气，通过稳压阀9稳压后的气体进入蒸汽机10内做功，蒸汽机10将平稳动力输送给发电机11 ；蒸汽机10是一种传统的活塞连杆的动力设备，将高压气体通过推动活塞带动连杆、飞轮输出转动力，带动发动机工作。所述的势能储存系统包括高温储液罐8、保温箱体14、低温储液罐18，该低温储液罐18设置在保温箱体14内，该低温储液罐18的进、出气管通过单向阀19、12与高温储气罐8形成串联连接，在低温储液罐18上连接有排气限压阀15，在保温箱体14上设有与大气相通的排气孔13，在高温储气罐8内和低温储液罐18内分别设置有换热器17、16，两个换热器17、16的进出水管连接形成串联连接，保温水槽4的出水管通过截止阀24、单向阀21
4与两个换热器一端的连接水管连接，保温水槽4的进水管通过单向阀23与两个换热器另一端的连接水管连接，形成保温水槽4的进出水管与两个换热器的进出水管形成并联连接；所述的热交换系统包括保温水槽4、换热室6，在换热室6内设置有换热器5，该换热器5两端的进、出水管分别与保温水槽4、空压机3连接，保温水槽4与空压机3之间连接水管，形成保温水槽4、空压机3与换热室6内的换热器5形成串联循环换热连接；空压机 3压缩空气产生的热量，通过换热室6内的换热器5使保温水槽4内的水温上升存储热能， 通过开启截止阀对，将保温水槽4内的水输入低温储液罐18内的换热器16和高温储气罐内的换热器17，降温释放热能，形成了热交换；所述的控制系统包括换热室与高温储气罐之间气管上连接的单向阀7，高温储气罐与蒸汽机之间气管上连接的稳压阀9，高温储气罐与低温储液罐之间循环水管上连接的单向阀19、12，保温水槽出水口与低温储液罐、高温储气罐内的两换热器并联一端之间水管上连接的截止阀对、单向阀21，保温水槽入水口与低温储液罐、高温储气罐内的两换热器并联另一端之间水管上连接的单向阀23。在高温储气罐与低温储液罐、高温储气罐内的两换热器并联一端进水管的单向阀出水端之间通过气管连接有排水阀。所述的空压机上连接有空气净化器。使用时，空气净化器2将除去水蒸气和二氧化碳和固体颗粒物的空气供给空压机 3，空压机3将空气压缩到空气的临界压力以上，被压缩的空气通过换热室6、单向阀7进入高温储气罐，通过单向阀19，进入低温储液罐；当低温储液罐18内的压力高于限压阀15设定的压力(即空压机3的输入能量大于蒸汽机10所需能量时)，空气通过限压阀15排到保温箱体14内，由于保温箱体14联接排气孔13与大自然连通，因此保温箱体14内的压力为一个大气压，当低温储液罐18内的高压气体排到保温箱体14内时高压气体膨胀吸热，保温箱体与外界隔热，高压气体膨胀所需的热能只能靠低温储液罐18来供给，使低温储液罐的温度降低，这样循环往复，逐渐使低温储液罐内的温度降低到临界温度以下，低温储液罐内的气体开始液化，降低了压缩空气的存储体积。而当空压机3的输入能量小于蒸汽机所需能量时，截止阀M开启，保温水槽4内的热水通过换热器16、换热器17使高温储气罐8、低温储液罐18内的气体温度上升，低温储液罐内的液化气体开始汽化，释放高压气体供给蒸汽机。蒸汽机将平稳连续的工作，不受风车叶片动力输出装置1的不稳定输入的影响。本发明的热交换系统是由保温水槽4、换热器5、换热器16、换热器17、单向阀 21、单向阀23、截止阀M构成，保温水槽4通过换热器5来吸收空压机3压缩空气产生的热量，通过水温上升存储热能；通过截止阀M的开启将水注入换热器16、换热器17降温释放热能，形成了热交换。本发明的控制系统由单向阀7、稳压阀9、单向阀12、限压阀15、单向阀19、排水阀20、截止阀M、单向阀23、单向阀21构成，其中单向阀7、单向阀12、单向阀19、稳压阀9 控制气流方向，单向阀21、单向阀23控制水流方向。当截止阀M关闭后，排水阀20打开， 高温储气罐8内的气体可以通过排水阀20，将换热器16、换热器17内的水排空，防止换热器冻裂。稳压阀9控制通向蒸汽机的压力保持平稳。当空压机的输入能量小于蒸汽机的能量需求时截止阀M开启，反之关闭。
权利要求
1.一种以空气为介质的能量存储、释放的风力发电系统，其特征在于，它包括动力传输系统、势能储存系统、热交换系统、控制系统；所述的动力传输系统包括风车叶片动力输出装置、空压机、换热室、高温储气罐、蒸汽机、发电机，该风车叶片动力输出装置通过动力输出轴连接空压机，将动能传递给空压机， 空压机压缩经空气净化器净化过的空气通过气管进入换热室，再通过气管输出进入单向阀，单向阀输出气管连接高温储气罐，高温储气罐内经过压缩的空气，通过稳压阀稳压后的气体进入蒸汽机内做功，蒸汽机将平稳动力输送给发电机；所述的势能储存系统包括高温储气罐、保温箱体、低温储液罐，该低温储液罐设置在保温箱体内，该低温储液罐的进、出气管通过单向阀与高温储气罐形成串联连接，在低温储液罐上连接有排气限压阀，在保温箱体上设有与大气相通的排气孔，在高温储气罐内和低温储液罐内分别设置有换热器，两个换热器的进出水管连接形成串联连接，保温水槽的出水管通过截止阀、单向阀与两个换热器一端的连接水管连接，保温水槽的进水管通过单向阀与两个换热器另一端的连接水管连接，形成保温水槽的进出水管与两个换热器的进出水管形成并联连接；所述的热交换系统包括保温水槽、换热室，在换热室内设置有换热器，该换热器两端的进、出水管分别与保温水槽、空压机连接，保温水槽与空压机之间连接水管，形成保温水槽、空压机与换热室内的换热器形成串联循环换热连接；空压机压缩空气产生的热量，通过换热室内的换热器使保温水槽内的水温上升存储热能，通过开启截止阀，将保温水槽内的水输入低温储液罐内的换热器和高温储气罐内的换热器，降温释放热能，形成了热交换；所述的控制系统包括换热室与高温储气罐之间气管上连接的单向阀，高温储气罐与蒸汽机之间气管上连接的稳压阀，高温储气罐与低温储液罐之间循环水管上连接的单向阀，保温水槽出水口与低温储液罐、高温储气罐内的两换热器并联一端之间水管上连接的截止阀、单向阀，保温水槽入水口与低温储液罐、高温储气罐内的两换热器并联另一端之间水管上连接的单向阀。
2.根据权利要求1所述的以空气为介质的能量存储、释放的风力发电系统，其特征在于在高温储气罐与低温储液罐、高温储气罐内的两换热器并联一端进水管的单向阀出水端之间通过气管连接有排水阀。
3.根据权利要求1或2所述的以空气为介质的能量存储、释放的风力发电系统，其特征在于所述的空压机上连接有空气净化器。
全文摘要
一种以空气为介质的能量存储、释放的风力发电系统，它包括动力传输系统、势能储存系统、热交换系统、控制系统；它通过将风能超过发电机需要的能量储存，低于发电机需要由储能补偿达到能量平稳输出；采用两种方式储能，一种是热能储存；一种是势能储存。热能储能是利用水作为储存介质，与空压机、势能存储进行热交换，达到热能的储存和释放。势能储存是利用空气作为存储介质，通过压缩、冷却、加热等物理现象在临界状态下将空气液化、汽化进行能量储存和释放。本发明的有益效果是通过将风能超过发电机需要的能量储存，低于发电机需要由储能补偿达到能量平稳输出。
文档编号F03D9/02GK102392793SQ20111021544
公开日2012年3月28日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者周天清 申请人:周天清