CN207470347U - 一种新型储能风力发电*** - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体涉及一种新型储能风力发电***，包括风力发电装置和空气储能装置，风力发电装置包括塔台以及设置在塔台上的塔筒，塔筒内设置有风力涡轮机和发电机，风力涡轮机的主轴与发电机的主轴相连，塔筒的侧部设置有聚风通道，聚风通道包括设置在塔筒外侧的集风口和设置在塔筒内侧的出风口；聚风通道的出风口处还设置有第一气旋加速器；空气储能装置包括空气压缩机和至少一个空气压缩罐，空气压缩机的进气口设置在风力涡轮机的叶片附近，空气压缩机的出气口与空气压缩罐的进气口相连，空气压缩罐的出气口正对风力涡轮机的叶片设置，空气压缩机由市电或风力发电机供电。本实施的风力发电***克服风力发电的不稳定性，间歇性的缺点，并且能够大大提高风能的利用率，产生良好的经济效益。

Description

一种新型储能风力发电***
技术领域
本实用新型涉及风力发电技术领域，具体涉及一种新型储能风力发电***。
背景技术
当风力发电机作为一个单独的供电***时，一般设置风力发电机的供电能力小于负载所需电能，这样就能够不必另外设置其他卸荷负载，进而增加***的复杂程度，因此为了保证负载的正常运行，需要接入市电。市电一般都是白天用电高峰期时，度电贵，而夜晚用电低谷期时，度电便宜。而风力发电具有间歇性和不稳定性，这样如何增加风力发电机的经济效益是一个急需解决的问题。而现有的风力发电***仅仅依靠自然风力的驱动，风能的利用效率低，风力和风向均不可控。
实用新型内容
本实用新型为了提高风能的利用率，提高风力发电机的经济效益，提供一种新型储能风力发电***。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种新型储能风力发电***，包括风力发电装置和空气储能装置，所述风力发电装置包括塔台以及设置在塔台上的塔筒，所述塔筒内设置有风力涡轮机和发电机，所述风力涡轮机的主轴与发电机的主轴相连，所述塔筒的侧部设置有聚风通道，所述聚风通道包括设置在塔筒外侧的集风口和设置在塔筒内侧的出风口；所述聚风通道的出风口处还设置有第一气旋加速器；所述第一气旋加速器为两端封闭的筒状结构，其横截面为螺旋状，所述第一气旋加速器外侧的侧壁与第一气旋加速器内侧的侧壁之间形成第一气旋加速器的出风口，第一气旋加速器进风口位于第一气旋加速器侧壁上远离其出风口的一侧，所述第一气旋加速器的出风口上设置有第一连接件，所述第一连接件为漏斗状，漏斗状第一连接件的小口与第一气旋加速器的出风口连接，大口与聚风通道的出风口对接；所述第一气旋加速器的出风口正对风力涡轮机的叶片设置；
所述空气储能装置包括空气压缩机和至少一个空气压缩罐，所述空气压缩机的进气口设置在风力涡轮机的叶片附近，所述空气压缩机的出气口与空气压缩罐的进气口相连，所述空气压缩罐的出气口正对风力涡轮机的叶片设置，所述空气压缩机由市电或风力发电机供电。
进一步地，所述第一气旋加速器的进风口正对靠近第一气旋加速器内侧的侧壁设置；所述第一气旋加速器外侧的侧壁与第一气旋加速器内侧的侧壁之间的间距小于等于1cm。
进一步地，所述空气压缩罐的出气口上还设置有第二气旋加速器，所述第二气旋加速器为环形筒状结构，横截面为螺旋状，第二气旋加速器外侧的侧壁与气旋加速器内侧的侧壁之间形成第二气旋加速器的出风口；第二气旋加速器进风口位于第二气旋加速器侧壁上远离其出风口的一侧，所述进风口的横截面为弧形，其上设置有第二连接件，所述第二连接件为漏斗状，漏斗状第二连接件的小口与第二气旋加速器的出风口连接，大口与空气压缩罐的出气口连接；所述第二气旋加速器的出风口正对风力涡轮机的叶片设置。
进一步地，所述第二气旋加速器的进风口正对靠近第二气旋加速器内侧的侧壁设置；所述第一气旋加速器外侧的侧壁与第一气旋加速器内侧的侧壁之间的间距小于等于0.5cm。
进一步地，所述气旋加速器出风口与风力涡轮机叶片的转轴平行设置。
进一步地，所述风力涡轮机为垂直轴风力涡轮机。
进一步地，所述垂直轴风力涡轮机的叶片中既包括D型叶片又包括H型叶片，所述若干D型叶片和若干H型叶片分别围绕风力涡轮机的转轴轴向转轴周向均匀分布，所述D型叶片和H型叶片的一侧为波浪状的面。
进一步地，所述聚风通道至少设置1个，当聚风通道设置多个时，聚风通道围绕塔筒轴线的周向均匀设置，分别朝向不同的方向。
进一步地，所述风力发电***还包括控制***，所述控制***包括控制模块、风速仪、流量计、电磁阀和压力传感器，所述风速仪设置在塔筒的外侧，所述流量计、电磁阀和压力传感器设置在空气压缩罐的出气口处，所述风速仪、流量计、电磁阀、压力传感器和空气压缩机分别与控制模块电连接。
进一步地，所述塔筒顶部的开口处设置有至少一个自动通风器。
本实用新型的风力发电***采用空气压缩储能，通过空气压缩机利用市电低谷电，来压缩空气储能，或者通过风力发电机产生的电，来压缩空气储能，通过释放压缩空气，为风力涡轮机提供动能进行发电。本实施的风力发电***克服风力发电的不稳定性，间歇性的缺点，并且能够大大提高风能的利用率，产生良好的经济效益。
附图说明
图1为本实用新型的风力发电***结构示意图；
图2为实施例1中聚风加速器的结构示意图；
图3为图2的横截面结构示意图；
图4为实施例2中聚风加速器的结构示意图；
图5为图4的部分横截面结构示意图；
图6为D型叶片的主视图；
图7位H型叶片的主视图；
上述图中：1-风力发电装置；11-自动通风器；12-风力涡轮机；13-第一气旋加速器；131-第一连接件；14-聚风通道；15-塔筒；16-塔台；2-空气储能装置；21-空气压缩机；22-空气压缩罐；23-第二气旋加速器；231-第二连接件。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
如图1所示，本实用新型的新型储能风力发电***，包括风力发电装置1、空气储能装置2以及控制***。
风力发电装置1包括塔台16以及设置在塔台16上的塔筒15，所述塔筒15内设置有风力涡轮机12和发电机，所述风力涡轮机12的主轴与发电机的主轴相连，所述塔筒15的侧部至少设置一个聚风通道14，所述聚风通道14包括设置在塔筒15外侧的集风口和设置在塔筒15内侧的出风口。在本实施例中，塔筒15的侧部共设置有四个聚风通道14，四个聚风通道14分别围绕塔筒15轴线的周向均匀设置，四个聚风通道14的集风口分别朝向东、南、西、北四个方向设置，同时，集风口和出风口均可设置成矩形、圆形或者椭圆形，且聚风通道5的集风口的横截面面积大于出风口的横截面面积，聚风口分别朝向不同的方向，最大限度的收集风，所有的风经由聚风通道汇集到较小的出风口，能够增加出风口的风速。
所述聚风通道14的出风口处还设置有第一气旋加速器13；如图2和3所示，所述第一气旋加速器13为两端封闭的筒状结构，其横截面为螺旋状，所述第一气旋加速器13外侧的侧壁与第一气旋加速器13内侧的侧壁之间形成第一气旋加速器13的出风口，第一气旋加速器13的进风口位于第一气旋加速器13侧壁上远离其出风口的一侧，所述第一气旋加速器13的出风口上设置有第一连接件131，所述第一连接件131为漏斗状，漏斗状第一连接件131的小口与第一气旋加速器13的出风口连接，大口与聚风通道5的出风口对接；所述第一气旋加速器13的出风口正对风力涡轮机12的叶片设置。第一气旋加速器13的设置能够将由聚风通道5汇集的风的风速提高1.5倍以上。
为了充分发挥第一气旋加速器13的功效，所述第一气旋加速器13的进风口正对靠近第一气旋加速器13内侧的侧壁设置。这样进入第一气旋加速器13内的风被靠近第一气旋加速器13内侧的侧壁所阻挡后，会沿着气旋加速器侧壁流向气旋加速器的开口处，这样经过回旋，能够充分提高风速。第一气旋加速器13外侧的侧壁与第一气旋加速器13内侧的侧壁之间的间距越小，越能够提高风速，但同时也需要考虑气旋加速器的承受能力，在本实施例中第一气旋加速器13外侧的侧壁与第一气旋加速器13内侧的侧壁之间的间距为1cm，能够充分提高风速，并且保证气旋加速器经久耐用。
为了提高风能的利用率，第一气旋加速器13的出风口正对风力涡轮机12的叶片且与风力涡轮机12叶片的转轴平行设置。
所述塔筒15顶部的开口处至少设置一个自动通风器11，自动通风器11通过支架固定在塔筒15的顶部，具体数量可根据塔筒15顶部开口的面积具体设置，自动通风器的设置能够提高塔筒15内部空气的流动速度，并且能够有效降低噪音。
进一步地，空气储能装置2包括空气压缩机21和至少一个空气压缩罐22，所述空气压缩机21的进气口设置在风力涡轮机12的叶片附近，所述空气压缩机21的出气口与空气压缩罐22的进气口相连，所述空气压缩罐的出气口正对风力涡轮机12的叶片设置，所述空气压缩机21由市电或风力发电机供电。在本实施例中，如图4所示，所述风力涡轮机2为垂直轴风力涡轮机，风力涡轮机12的叶片中既包括D型叶片又包括H型叶片，所述若干D型叶片和若干H型叶片分别围绕风力涡轮机12转轴的周向均匀分布。将风力涡轮机12的叶片设计成D型+H型，既能够降低了风力涡轮机的启动风速，又提高了风力涡轮机的转化效率，而设置D型叶片和H型叶片的一侧为波浪状的面，能够进一步提高风能的转化效率。
所述风力发电***还包括控制***，所述控制***包括控制模块、风速仪、流量计、电磁阀和压力传感器，所述风速仪设置在塔筒15的外侧，用于采集外界风速；所述压力传感器、流量计和电磁阀设置在空气压缩罐22的出气口处，压力传感器用于检测空气压缩罐22的出气口处的风压，流量计用于计量压缩空气的流量，电磁阀用于控制释放压缩空气；所述风速仪、流量计、电磁阀、压力传感器和空气压缩机分别与控制模块电连接。控制模块通过风速仪采集外界风速的大小，当外界风速过小时，通过开启电磁阀释放空气压缩罐内的压缩空气，提高风力涡轮机的转速，用以弥补外界风力的不足。控制模块根据压力传感器采集到的出气口处的风压来控制电磁阀开启的大小。并且空气压缩机的进气口设置在风力涡轮机12叶片的附近，空气压缩机工作时，吸收空气，在风力涡轮机12的叶片附近产生负压，能够提高聚风通道14的空气扰流度，并且能够进一步提高风速。
本实用新型的风力发电***采用空气压缩储能，通过空气压缩机利用市电低谷电，来压缩空气储能，或者通过风力发电机产生的电，来压缩空气储能，通过释放压缩空气，为风力涡轮机提供动能进行发电。本实施的风力发电***克服风力发电的不稳定性，间歇性的缺点，并且能够大大提高风能的利用率，产生良好的经济效益。
实施例2
实施例2与实施例1的不同之处在于，所述空气压缩罐22的出气口上还设置有第二气旋加速器23，所述第二气旋加速器23为环形筒状结构，横截面为螺旋状，第二气旋加速器23外侧的侧壁与气旋加速器内侧的侧壁之间形成第二气旋加速器23的出风口；第二气旋加速器23的进风口位于第二气旋加速器23侧壁上远离其出风口的一侧，所述进风口的横截面为弧形，其上设置有第二连接件231，所述第二连接件231为漏斗状，漏斗状第二连接件231的小口与第二气旋加速器23的出风口连接，大口与空气压缩罐22的出气口连接；所述第二气旋加速器23的出风口正对风力涡轮机12的叶片设置。第二气旋加速器的设置能够提高压缩空气的利用率。
为了充分发挥气第二气旋加速器23的功效，所述第二气旋加速器23的进风口正对靠近第二气旋加速器23内侧的侧壁设置。这样进入气旋加速器内的风被靠近第二气旋加速器23内侧的侧壁所阻挡后，会沿着气旋加速器侧壁流向气旋加速器的开口处，这样经过回旋，能够充分提高风速。在本实施例中，第二气旋加速器23外侧的侧壁与气旋加速器23内侧的侧壁之间的间距越小，越能够提高风速，但同时也需要考虑气旋加速器的承受能力，在本实施例中第二气旋加速器23外侧的侧壁与第二气旋加速器23内侧的侧壁之间的间距为0.5cm，能够充分提高风速，并且保证气旋加速器经久耐用。
为了提高风能的利用率，第二气旋加速器23的出风口正对风力涡轮机12的叶片且与风力涡轮机12叶片的转轴垂直设置。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型储能风力发电***，包括风力发电装置(1)和空气储能装置(2)，所述风力发电装置(1)包括塔台(16)以及设置在塔台(16)上的塔筒(15)，所述塔筒(15)内设置有风力涡轮机(12)和发电机，所述风力涡轮机(12)的主轴与发电机的主轴相连，其特征在于，所述塔筒(15)的侧部设置有聚风通道(14)，所述聚风通道(14)包括设置在塔筒(15)外侧的集风口和设置在塔筒(15)内侧的出风口；所述聚风通道(14)的出风口处还设置有第一气旋加速器(13)；所述第一气旋加速器(13)为两端封闭的筒状结构，其横截面为螺旋状，所述第一气旋加速器(13)外侧的侧壁与第一气旋加速器(13)内侧的侧壁之间形成第一气旋加速器(13)的出风口，第一气旋加速器(13)的进风口位于第一气旋加速器(13)侧壁上远离其出风口的一侧，所述第一气旋加速器(13)的出风口上设置有第一连接件(131)，所述第一连接件(131)为漏斗状，漏斗状第一连接件(131)的小口与第一气旋加速器(13)的出风口连接，大口与聚风通道(5)的出风口对接；所述第一气旋加速器(13)的出风口正对风力涡轮机(12)的叶片设置；
所述空气储能装置(2)包括空气压缩机(21)和至少一个空气压缩罐(22)，所述空气压缩机(21)的进气口设置在风力涡轮机(12)的叶片附近，所述空气压缩机(21)的出气口与空气压缩罐(22)的进气口相连，所述空气压缩罐(22)的出气口正对风力涡轮机(12)的叶片设置，所述空气压缩机(21)由市电或风力发电机供电。
2.根据权利要求1所述的新型储能风力发电***，其特征在于，所述第一气旋加速器(13)的进风口正对靠近第一气旋加速器(13)内侧的侧壁设置；所述第一气旋加速器(13)外侧的侧壁与第一气旋加速器(13)内侧的侧壁之间的间距小于等于1cm。
3.根据权利要求1所述的新型储能风力发电***，其特征在于，所述空气压缩罐(22)的出气口上还设置有第二气旋加速器(23)，所述第二气旋加速器(23)为环形筒状结构，横截面为螺旋状，第二气旋加速器(23)外侧的侧壁与气旋加速器内侧的侧壁之间形成第二气旋加速器(23)的出风口；第二气旋加速器(23)的进风口位于第二气旋加速器(23)侧壁上远离其出风口的一侧，所述进风口的横截面为弧形，其上设置有第二连接件(231)，所述第二连接件(231)为漏斗状，漏斗状第二连接件(231)的小口与第二气旋加速器(23)的出风口连接，大口与空气压缩罐(22)的出气口连接；所述第二气旋加速器(23)的出风口正对风力涡轮机(12)的叶片设置。
4.根据权利要求3所述的新型储能风力发电***，其特征在于，所述第二气旋加速器(23)的进风口正对靠近第二气旋加速器(23)内侧的侧壁设置；所述第一气旋加速器(13)外侧的侧壁与第一气旋加速器(13)内侧的侧壁之间的间距小于等于0.5cm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的新型储能风力发电***，其特征在于，所述气旋加速器出风口与风力涡轮机(12)叶片的转轴平行设置。
6.根据权利要求5所述的新型储能风力发电***，其特征在于，所述风力涡轮机(12)为垂直轴风力涡轮机。
7.根据权利要求6所述的新型储能风力发电***，其特征在于，所述垂直轴风力涡轮机的叶片中既包括D型叶片又包括H型叶片，若干所述D型叶片和若干H型叶片分别围绕风力涡轮机(12)转轴的周向均匀分布，所述D型叶片和H型叶片的一侧为波浪状的面。
8.根据权利要求6所述的新型储能风力发电***，其特征在于，所述聚风通道(14)至少设置1个，当聚风通道(14)设置多个时，聚风通道围绕塔筒(15)轴线的周向均匀设置，分别朝向不同的方向。
9.根据权利要求6所述的新型储能风力发电***，其特征在于，所述风力发电***还包括控制***，所述控制***包括控制模块、风速仪、流量计、电磁阀和压力传感器，所述风速仪设置在塔筒(15)的外侧，所述流量计、电磁阀和压力传感器设置在空气压缩罐(22)的出气口处，所述风速仪、流量计、电磁阀、压力传感器和空气压缩机分别与控制模块电连接。
10.根据权利要求9所述的新型储能风力发电***，其特征在于，所述塔筒(15)顶部的开口处设置有至少一个自动通风器(11)。
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