[发明专利]热能造风辅助的风力耦合衡定发电方法及系统

说明书

本发明公开一种热能造风辅助的风力耦合衡定发电方法及系统，其方法是组合风力涡轮利用恒压溢流的控制方式，通过液力偶合器维持发电机的转速稳定，组合风力涡轮中多余的机械能耗散成热能并储存于储能水箱中，以供铅垂风道中风力不足以维持发电机转速稳定时使用。其系统包括烟囱、组合风力涡轮、液力偶合器、储能水箱和热管组件，烟囱包括由上至下依次连接的出风段、扩散管、铅垂风道和进风段，组合风力涡轮设于铅垂风道内，储能水箱设于铅垂风道外周，热管组件连接于储能水箱和扩散管之间，组合风力涡轮的输出端与液力偶合器连接，液力偶合器的输出端与发电机连接。本发明通过利用系统自身储能进行调节和利用，降低了生产成本，发电衡定。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，特别涉及一种热能造风辅助的风力耦合衡定发电方法及系统。

背景技术

能源是国民经济发展和人民生活必须的重要物质基础。在过去的200多年里，建立在石油、天然气、煤炭等化石燃料基础上的能源体系极大的推动了人类社会的发展。但是人类在使用化石燃料的同时，也带来了严重的环境污染和生态破坏，严重威胁着人类的可持续发展。风能作为一种清洁的可再生能源，它取之不尽，用之不竭，分布广泛，越来越受到世界各国的重视，是解决石化类能源枯竭危机的最好替代能源之一。我国风能资源丰富，绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上，特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿，平均风速更大。因此，利用风能资源的风力发电系统是具有较高性价比的一种新型能源发电系统，具有很好的应用前景。

目前，现有的风力发电系统主要有水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两类，大体可分为风轮(包括尾舵)、铁塔、发电机三个部分，其工作原理是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。而由于自然界的风力是非恒定的，风力发电机组的发电效率很低，受环境影响较大，其需要复杂的结构才能在一定的条件下实现稳定的发电，一方面，当风速过大时，风力发电机组需要利用刹车系统刹车制动以防损坏叶片，另一方面，因风量不稳定，风力发电机输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流后利用蓄电池储能，然后用逆变器逆变为交流220V市电，才能保证稳定使用，而且风力发电机组的风能利用率较低，造成了多余风能的浪费。因此，现有的风力发电系统存在着很大的不足。

由此可见，针对现有风力发电系统存在的不足，开发一种环境适应性强、结构安全可靠、应用范围广、发电稳定的风力衡定发电系统对新能源发电技术的发展和应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种环境适应性强、发电稳定的热能造风辅助的风力耦合衡定发电方法。

本发明的另一目的在于提供一种用于实现上述方法的热能造风辅助的风力耦合衡定发电系统，该系统结构安全可靠，可有效克服现有风力发电系统环境适应性差、结构复杂、发电不稳定等问题。

本发明的技术方案为：一种热能造风辅助的风力耦合衡定发电方法，在烟囱的铅垂风道中设置具有固定导向叶片的组合风力涡轮，在铅垂风道外周设置储能水箱，组合风力涡轮利用恒压溢流的控制方式，通过液力偶合器维持发电机的转速稳定，组合风力涡轮中多余的机械能耗散成热能并储存于储能水箱中，以供铅垂风道中风力不足以维持发电机转速稳定时使用。

所述储能水箱外周还设有太阳能集热器，太阳能集热器收集的热能也储存于储能水箱中。

所述铅垂风道中风力不足以维持发电机转速稳定时，储能水箱中储存的热能传递至铅垂风道上方的管道中，加热铅垂风道上方的空气产生烟囱效应，上升的热气流使铅垂风道中的风速增大，保持液力偶合器输出转速稳定，实现发电机的转速衡定，从而使电网输出稳定的纯正弦交流电。