专利名称：用于水陆运输工具的分布式发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及可再生能源，用于货物和旅客迁移的水陆运输工具的分布式发电系统，特别地，涉及存储和发电的系统，由此减少水陆运输工具所使用的化石燃料以及用于发电的化石或核燃料的数量。所描述的发电站(气体/蒸汽发电机)通常用于表面安装到或并入水陆运输工具设备的分布式发电系统。水陆运输工具设备的势能/动能用于发电，并且将这个电力转移到以及转移出在交通工具上的或自主定位的电力存储单元(PSU)。
背景技术：
水陆运输工具具有优势，使得它可以将商品和服务提供到任意位置而不需要重大基础设施。然而，水陆运输工具在其燃料使用和能源消耗上需要更加有效，以确保它保持成本效益。此外，随着对全球变暖问题越来越多的关注，对石油和地缘政治的高要求，期望更加有效、清洁的发电系统。因此，需要减少每单位水陆运输工具货运所消耗的化石/核燃料。还需要捕获正从现有系统损失的能量和/或在水陆运输工具和电力存储单元之间转移过剩电力的能力。这样一个系统是为了减少水陆运输工具停止阶段(即刹车)所损失的燃料和浪费的能源，在下坡时在下降阶段存储/输送过剩能量，以及在上坡时在上升阶段重新利用该
能量°发明目的本发明的目的是基本上克服或至少改进现有技术的一个或多个缺点，或者至少提供有用的替换选择。
发明内容
本文首先公开了用于水陆运输工具的分布式发电系统，包括主发电设备，其包括气体蒸汽涡轮机，用于为所述水陆运输工具产生能量；辅助发电设备；能量存储设备，用于存储从所述主发电设备和/或所述辅助发电设备接收的能量；拉长的传动轴，其利用来自所述主发电设备和/或所述辅助发电设备和/或所述能量存储设备的能量驱动；转矩变换器，其运转上与所述主发电设备和/或所述辅助发电设备相关联，以助于在发电阶段捕获来自所述传动轴的能量；以及连接装置，用于将所述转矩传输至所述水陆运输工具的轮，用来使得所述水陆运输工具移动。优选地，所述主发电设备包括可操作以接收气体的压缩器，；接收并且点燃燃料的燃烧室；
旋转所述传动轴的涡轮机；离开所述涡轮机的加热的气体被引导通过所述燃烧室的外部，用于向所述换热器增加热量从而加热液体，所述气体通过与所述压缩机运转上相关联的第二涡轮机，并且通过第二换热器从所述系统排出所述气体，所述气体通过与所述第一涡轮机相互协作的第三涡轮机。优选地，离开所述第二涡轮机的所述气体返回到所述燃烧室。优选地，离开所述第二涡轮机的所述气体从所述系统排出。优选地，来自所述换热器的所述加热液体适于驱动蒸汽涡轮机。优选地，所述系统包括用于将过剩能量存储在电力存储单元中的装置，并且当所述系统通过电力输送区域时，所述装置将所述过剩能量运输到其他水陆运输工具。
下面将参照附图仅以示例性方式描述本发明的优选实施方式，在附图中图1是本发明的实施方式的分布式发电系统；图2是本发明的另一实施方式的分布式发电系统；图3示出了在交通工具上的分布式发电设备的一个位置；以及图4示出了电力输送系统。
具体实施例方式在图中示意性地描绘有，用于水陆运输工具(例如交通工具4)的分布式发电系统 1，包括主发电设备3，用于为所述交通工具4产生能量。主发电设备3包括驱动(气体/蒸汽)涡轮机(见图1)，其中蒸汽涡轮机优选地整合为气体/蒸汽涡轮机或者与整合在驱动涡轮机等之中的换热器分离。驱动涡轮机3(见图2)是热动力涡轮设备。蒸汽涡轮机是典型的蒸汽设备。辅助发电设备5(见图3)包括发电机/发动机7，用于在发电(停止)阶段发电，并且将该电力存储在电力(组)存储单元中，以便在加速阶段为交通工具4供电。利用来自电力存储单元2的能量来驱动拉长的传动轴8，以产生转矩。如果需要，第三发电单元6(转矩变换器)从发电设备5接收一部分过剩能量。发电机/发动机7在移动阶段驱动交通工具1并且在停止阶段发电。连接装置(并入传动轴8)向交通工具4的车轮9传送转矩，从而使交通工具4加速或减速。如图1和图2最佳所示，主发电设备3包括可接收气体的压缩机10。通过箭头11 示出了气体方向。燃烧室12接收并点燃燃料。涡轮机13接收来自燃烧室12的加热气体并且旋转轴14。离开涡轮机13的气体通过管道等引导通过燃烧室12的外部，用于向形成燃烧室12的壁的换热器23增加热量，从而加热液体以运行蒸汽涡轮机。通过运转上与压缩机10相关联的第二涡轮机15的气体整合为压缩机10的外环，其启动压缩机10。然后气体从系统1排出，在排气部分通过换热器23，或者，其中离开第二涡轮机的气体返回到燃烧室。反向流动排气系统和换热器的辅助作用将降低涡轮机噪音，并且将排气温度降低到可接受的水平。可变几何形状的进气口和可变几何形状的排气口将合并，以有助于优化燃料空气混合并且使传递给驱动蒸汽涡轮机的换热器23的能量最大化。应该理解的是，系统能够在原动机/移动发动机和/或承载设备上同样地工作，或整合到水陆运输工具的很多其他部件中。图4中示出了交通工具4的电力输送系统20。图3第2项的系统1提供了发电处理期间的机载能量存储。在扩展发电阶段(下坡)，这种能量将不得不存储于电力(组) 存储单元等2。架空电力线路22等将需要在交通工具4之间输送能量。将使用能量管理控制计算机(EMC2tm未示出)。这将包括GPS和高度(势能)算法，以评估行程计划所需的机载电力或电力使用的结束或交通工具4的发电阶段。也就是说，交通工具4下坡消耗能量， 并在上坡阶段提取该能量。半拖车及铁道车辆(轨道车辆)等需要推进算法，以确保(卡车/拖拉机/移动发动机)的安全。对于水陆运输工具，这将构成通过激光/光或设备测量的插销中的轻微弯曲，该设备将根据操作阶段指示拖车所需要的加速度的量，以平衡推/ 拉前面交通工具4和对于铁路平衡推或拉的量。使用分布式电力系统1 (其中，双涡轮机 13、15由液体换热器23等围绕)，第二蒸汽涡轮机(未示出)也用于发电。逆流排气的燃烧室12和换热器23必须产生足够的热量来提供蒸汽。系统EMC2tm设置了燃烧开始时间和持续时间，以产生足够能量来有效地继续行程，使能量使用最小化。系统1利用发电、贮存和电力输送。为了测量产生的能量，并且当在单元范围内或者在电力传送区域时，通过互联网协议(IP)将该信息发送到电力铁路/公路(PRR )，并且为了生成所产生或消耗的能量的电费。对于城市运输的EMC2w电力组被供电到预定水平， 以便加速，例如从IOOt到100公里/小时，同时保留25%的能源一或者根据EMC2tm的输入， 对于旅程配置来优化电力需求。对于建成区和独立区，电力存储单元都将是系统的主要部分。EMC2tm标出计划路线，其关于电力输送区域预测并优化发动机/涡轮机燃烧次数， 并且在电力输送区域上传/下载最佳能量。EMC2tm将为行程计划接收对于最新输电区域完成的定时数据更新，以便优化路线，并且EMC2tm保存了以往路线，并基于最新构建的输电区域(这个信息通过无线更新或者经由互联网协议(IP)通过输电区域更小)来优化路线电力管理配置。该设备将能够在输送区域推动(非常高的速率)电力输送。电力(组)存储单元可以是使用空气轴承以减少摩擦的能量损失的相反旋转的高能量的飞轮、液压机械或其他有效/适用的电力储存装置。来自交通工具发动机和承载设备的传动轴/电力关闭 (PTO)将通过发电机/电动机发电。通过转矩变换器6可以增加发电以确保至电力(组) 存储单元2的最大能量捕获，该能量通过累加器输送到最终驱动。轮9上的牵引控制将向差速锁发出信号，以使发电(停止阶段)和加速度最大化。综合传动齿轮(IDG)内置在发电机/电驱动发动机中，以确保在变化交通工具速度下的最佳发动机转速。交通工具油门和脚刹将要求通过加速/减速信号增强的重力加速/减速，该加速/减速信号转移到发电机/ 多个发电机以便使加速阶段所需要的能量数量和减速阶段的发电量序列化。EMC2tm将在电力输送区域传输能量需求(上传/下载)，如水平运输、上坡和下坡运输情况下每200km的能量需求。图4中，到架空或侧面输电线路22的快速部署液压/输电接触(PTC)将有利于到交通工具4以及来自交通工具4的非常快速的电力输送。在公路上和/或交通工具，光 /雷达距离测量设备定位PTC，用于精确的电力线目标。将合并PTC压力传感器以有助于优化电力线/PTC接触。优选地并且基本的整体概念是具有两个组件、电力管理系统的能量管理控制计算机(EMC2tm)，使得当能量预定储存于电力存储单元且其他实体要求电力的时候，将需要的电
5力引导至要求能量的设备，或者如果存在过剩能量，则通过能量管理系统引导这部分能量， 用于存储在存储单元中，反之亦然。电力存储单元将包括但不限于a.飞轮或b.水力发电和存储系统。a.飞轮PSU(电力存储单元)可能是具有不同发电机/驱动发动机配置的相反旋转飞轮，一个飞轮通过驱动器接受电力，而另一个在需要时发电并且包括集成的电力管理系统。b.水电系统将利用水的势能来储存能量，其挑战是增强能量输入和能量输出平衡，以减少抵消并且与存储的能量相比，使发电量最大化。I.水力发电和存储单元可包括a.构建的电力储存塔，或者b.通过使用具有蓄水池以及蓄水池之间管道的合适地形来提供如要求可能需要的足够的发电/储存。II.为了实现这个目的，将采用聚焦涡轮机驱动技术系统(FRDTtm),其中，喷射器喷嘴用于涡轮驱动轴上的具体目标容器，容器将被定位以接收随着前一个旋转而喷射流出的喷射水。III.水力发电和能量存储设备将包括集成的双轴流式发电机/抽水机，以确保有效的水流/电力储存。本系统中将包括适量的备份，以使得能够在最小/无停机情况下进行有效维护。这种系统1将为水陆运输工具的每单位有效荷载节省燃料，并且存储和传输电力，提供轨道货运/客运车辆的到目的地的自主导航，从而避免由于转码而长时间延迟。较低的劳动成本和主发电涡轮机只具有两个主要运动部件，与内燃机(ICE)相比，每个主要运动部件具有更低的维修成本和更长的平均故障间隔时间。此外，当主发电机并入蒸汽涡轮机时，主发电机是高效的。驱动涡轮机可以使用很多不同的经过最小调整的燃料，以及最终的清洁能源氢气。虽然参照具体实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解的是，本发明可以以很多其他方式实施。
权利要求
1.一种用于水陆运输工具的分布式发电系统，包括主发电设备，其包括气体蒸汽涡轮机，用于为所述水陆运输工具产生能量；辅助发电设备；能量存储设备，用于存储从所述主发电设备和/或所述辅助发电设备接收的能量；拉长的传动轴，其利用来自所述主发电设备和/或所述辅助发电设备和/或所述能量存储设备的能量驱动；转矩变换器，其运转上与所述主发电设备和/或所述辅助发电设备相关联，以助于在发电阶段捕获来自所述传动轴的能量；以及连接装置，用于将所述转矩传输至所述水陆运输工具的轮，用来使得所述水陆运输工具移动。
2.如权利要求1所述的用于水陆运输工具的分布式发电系统，其中，所述主发电设备包括可操作以接收气体的压缩器，；接收并且点燃燃料的燃烧室；旋转所述传动轴的涡轮机；离开所述涡轮机的加热的气体被引导通过所述燃烧室的外部，用于向所述换热器增加热量从而加热液体，所述气体通过与所述压缩机运转上相关联的第二涡轮机，并且通过第二换热器从所述系统排出所述气体，所述气体通过与所述第一涡轮机相互协作的第三涡轮机。
3.如权利要求2所述的用于水陆运输工具的分布式发电系统，其中，离开所述第二涡轮机的所述气体返回到所述燃烧室。
4.如权利要求2所述的用于水陆运输工具的分布式发电系统，其中，离开所述第二涡轮机的所述气体从所述系统排出。
5.如权利要求2所述的用于水陆运输工具的分布式发电系统，其中，来自所述换热器的所述加热液体适于驱动蒸汽涡轮机。
6.如权利要求1所述的用于水陆运输工具的分布式发电系统，其中，所述系统包括用于将过剩能量存储在电力存储单元中的装置，并且当所述系统通过电力输送区域时，所述装置将所述过剩能量运输到其他水陆运输工具。
全文摘要
一种用于水陆运输工具的分布式发电系统(1)，包括主发电设备(3)，其包括气体蒸汽涡轮机，用于为所述水陆运输工具产生能量；辅助发电设备(5)；能量存储设备，用于存储从所述主发电设备和/或所述辅助发电设备接收的能量；拉长的传动轴，其利用来自所述主发电设备和/或所述辅助发电设备和/或所述能量存储设备的能量驱动；转矩变换器，其运转上与所述主发电设备和/或所述辅助发电设备相关联，以助于在发电阶段捕获来自所述传动轴的能量；以及连接装置，用于将所述转矩传输至所述水陆运输工具的轮，用来使得所述水陆运输工具移动。
文档编号B60K3/04GK102171060SQ200980137653
公开日2011年8月31日 申请日期2009年9月24日 优先权日2008年9月24日
发明者尼克·亚历山大 申请人:派瑞格林·布莱克伯德有限公司