[实用新型]压缩空气储能式风力发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可在风速变化范围较大的情况下向负载稳定供电的风力发电机，属发电技术领域。

背景技术

垂直轴风力发电机具有启动风速低，能量转换效率高，无需风向调节装置，机电设备可以安装在地面，维护保养方便等优点，而且这种风机的叶片高速运行时无振动、无噪声，对人类和环境的影响极小，所需安装和运行空间较小，尤其适用于生态环境脆弱地区、空间狭小场所和人员经常出入的地方。然而风能是一种非常不稳定的能源，在风速合适的时候（称为额定风速），垂直轴风力发电机输出的电能恰好供负载使用（此状态称为额定状态）；在风速小于额定风速的时候，风力发电机所输出的电能不足以供负载使用，其输出电压降低，负载不能正常工作，但在风速大于额定风速的时候，风力发电机输出的电能过剩，又会造成能量的浪费。因此，如何提高垂直轴风力发电机供电的稳定性和连续性一直是有关技术人员所面临的难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足、提供一种压缩空气储能式风力发电机，以提高垂直轴风力发电机供电的稳定性和连续性。

本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：

一种压缩空气储能式风力发电机，构成中包括垂直轴风力发电机、储气罐、空气压缩机、排气管和控制器，所述空气压缩机的排气口经进气阀与储气罐的进气口连接，所述排气管竖直安装于垂直轴风力发电机的H型风轮侧部并通过出气阀与储气罐的出气口连接，在排气管上设置有多个与H型风轮的叶片相对应的喷嘴，垂直轴风力发电机的测速仪输出的转速信号接控制器的输入端，储气罐的进气阀、出气阀以及空气压缩机的电源接触器的控制端分别接控制器的不同输出端。

上述压缩空气储能式风力发电机，所述储气罐可以设置在垂直轴风力发电机的底座内部。

上述压缩空气储能式风力发电机，所述排气管设置3～5个，它们绕垂直轴风力发电机的H型风轮均匀分布。

上述压缩空气储能式风力发电机，所述喷嘴的轴线与该处H型风轮叶片运行轨迹的切线夹角为3～10度。

上述压缩空气储能式风力发电机，所述垂直轴风力发电机的发电机为直流永磁发电机。

本实用新型将储气装置与风力发电机有机结合在一起，当风速大于额定风速时，利用空气压缩机给储气罐充气，将多余电能以空气压缩势能的形式储存起来，当风速小于额定风速时，利用喷嘴向风力发电机的叶轮喷气，使叶轮以额定转速旋转，将空气压缩势能重新转换成电能供负载使用，这样就大大提高了风电机供电的稳定性和连续性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是喷嘴的结构示意图；

图3是喷嘴的喷吹方向示意图；

图4是喷嘴安装位置示意图。

图中各标号为：1、叶片；2、排气管；3、储气罐；4、空气压缩机；5、控制器；6、测速仪；7、发电机；8、逆变电路；9、负载；10、出气阀；11、进气阀；12、接触器；13、喷嘴；14、底座。

具体实施方式

参看图1，本实用新型主要由垂直轴风力发电机、储气罐3、空气压缩机4、排气管2和控制器5组成，其中，垂直轴风力发电机由发电机7和H型风轮组成。

H型风轮的叶片1的截面形状如图3所示；喷嘴13与排气管2通过螺纹密封连接，喷嘴13的内表面为流线型（见图2）；储气罐3的容量根据风力发电机组大小确定，其内部最小气压应保持在12～13MPa左右，最高不超出储气罐3和阀门的最高限度；空气压缩机4利用多余电能将空气压入储气罐3中储存；控制器5为智能控制部件，假设直流永磁发电机输出额定电压时转速为c，风机实际转速为v，控制器5的控制功能如下：

① 当v>c，出气阀10关闭，进气阀11打开，空气压缩机4启动；

② 当v<c，进气阀11关闭，空气压缩机4停止运行，根据v、c速度差值大小调节出气阀10出气量大小，v越小，出气阀10开口越大；

③ 当v=c，出气阀10、进气阀11关闭，空气压缩机4停运；

测速仪6用于测风机转速v，其输出的电信号传给控制器5；发电机7采用直流永磁发电机；逆变电路8用于将发电机7输出的直流电逆变为交流电，供负载9使用；出气阀10可采用自动控制的单向节流阀门，使气体只能单向流动，且可以调节气流的大小；进气阀11可采用单向阀门；排气管2利用三脚架固定在H型风轮的叶片1旁边。