[发明专利]一种加压系统和发电系统

说明书

公开了一种加压系统和发电系统，包括聚风装置、加压装置和储气装置，聚风装置包括多个叶片和旋转轴，多个叶片围绕旋转轴沿空间螺旋轨迹分布设置，所形成的螺旋轨迹的圈数至少大于1.5圈，在一个螺旋圈数内至少分布有3个叶片，以叶片在靠近旋转轴的部位为根部，每个叶片具有的迎风表面均面向旋转轴并朝向旋转轴倾斜，每个叶片的迎风表面在根部的中心处的内法线与远离空间螺旋轨迹的旋转方向的轴线形成的夹角为锐角，旋转轴与加压装置中用于压缩做功的输入端连接，加压装置的气缸通过单向阀连接储气装置。该加压系统和发电系统能高效地利用风能并将其转换为加压装置的动力获得压缩空气，利用压缩空气与气体发动机驱动发电机获得更加稳定的发电效果。

技术领域

本发明涉及风力工程技术领域，并且特别涉及一种加压系统和发电系统。

背景技术

当下空气压缩机主要通过电能来驱动，而风能是电能主要来源之一，其能量清洁、由大自然免费供应。现有风力发电机将叶片收集的风能直接发电并网，由于风力资源的不稳定性，使发电的输出功率不稳定，当大规模风电并网时会对电网造成不利影响，且在用电低峰时弃风弃电造成巨大浪费。

中国专利文献“202022311787.7”，公开了“一种风力空气压缩装置”，直接将水平轴风机收集的风能转化成气能，避免先通过风能转化电能、电能再转化气能所需要的设备成本及能量损耗。该技术方案通过改造水平轴风机进行传动，不利水平轴风叶对风转向，导致风能利用率低，且水平轴风机的叶片达到几十米甚至上百米，设置面积需求大、气动噪音大，安装选址颇为局限，因此需要对该风力空气压缩机进行进一步改进，提升其风能利用率、方便安装选址。

为解决风力发电机将叶片收集的风能直接发电并网所带来的问题，中国发明专利文献“CN201811623274.0”提出“利用风力收集压缩空气作为动力的发电系统”，通过压缩空气进行蓄能，将间歇式风能“拼接”起来，并稳定地输出，压缩空气储能，成本较低，对环境的污染很小。但是该技术方案通过改造水平轴风机进行传动，不利水平轴风叶对风转向，风能利用率低，且水平轴风机的叶片达到几十米甚至上百米，设置面积需求大、气动噪音大，不利于安装在城市区或居民区，从而使得其依附于发电系统的热能回收系统、冷气回收系统难以实现商业化。因此需要对该风力发电机进行进一步改进，提升其的风能利用率，空气压缩结构适应度。

发明内容

为解决现有技术中常见的加压系统和发电系统的体积庞大、风能利用率较低，造成能量浪费等一系列技术问题，本发明提出了一种加压系统和发电系统，用以解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提出了一种加压系统，包括聚风装置、加压装置和储气装置，聚风装置包括多个叶片和旋转轴，多个叶片围绕旋转轴沿空间螺旋轨迹分布设置，所形成的螺旋轨迹的圈数至少大于1.5圈，在一个螺旋圈数内至少分布有3个叶片，以叶片在靠近旋转轴的部位为根部，每个叶片具有的迎风表面均面向旋转轴并朝向旋转轴倾斜，每个叶片的迎风表面在根部的中心处的内法线与远离空间螺旋轨迹的旋转方向的轴线形成的夹角为锐角，旋转轴与加压装置中用于压缩做功的输入端连接，加压装置中的气缸通过单向阀连接储气装置。本系统中聚风装置在风的作用下旋转同时在叶片的导向下将气流引导至空间螺旋轨迹内部形成与空间螺旋轨迹的旋转方向相同的气旋，通过气旋产生的气压差将外部气流导向至内部气旋，使得装置对风能的利用率更高，并将聚风装置的旋转轴的持续高效输出作为加压装置的驱动进行空气压缩。

优选的，聚风装置还包括螺旋引导结构，螺旋引导结构包括自上而下渐缩或渐扩的空间螺旋结构，螺旋引导结构环绕旋转轴呈空间螺旋结构设置，多个叶片间隔设置于螺旋引导结构上，螺旋引导结构的头部和/或尾部与旋转轴固定连接，空间螺旋轨迹为自上而下渐扩的空间对数螺旋轨迹。凭借该结构能够在螺旋引导结构与旋转轴之间形成一定的空间结构便于内部气旋的形成。

进一步优选的，空间螺旋结构的轮廓取自对数螺旋线中的一段或多段拼接。凭借该设置能够引导气流沿对数螺旋轨迹旋转形成对数螺旋状的气旋。