[发明专利]一种风力发电方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电方法及其设备，尤其是热泵式风力发电方法及其设备。

背景技术

目前的风力发电机有并网型、离网型两种。因为风电的不稳定性，所以并网型风电所占的电力比例不能超过10％，不能作为主力电源，否则对电网冲击比较大；而离网型的，基本是采用化学电池来进行能量储存，然后逆变成电力进行供应，这样储存的成本相对比较高，超过500元/千瓦时，所以制约着风电的普及利用。

发明内容

本发明的任务是提供一种成本低，能做为主力电源的风力发电设备及其方法。

为实现上述目的，本发明采用的方案是：

一种风力发电方法及其设备，包括风叶和发电机，由风力推动风叶，增速后带动发电机进行发电，其特征在于由风力推动一级或者多级热泵，将热量从低温的空气中转移到高温的液体水内吸收和储存，液体水，设置于保温的、耐高压的容器内，在电力输出时采用内循环的喷汽轮机进行将热量转化为机械能，并驱动发电机进行发电的方法，以及由此方法得到的风力发电设备。

由上述办法，相比于目前的技术而言，由于能量进行必要的储存和缓冲，输出功率相对比较平稳，这样可以用于主力电源；而且用水做能量吸收工作物质，这样实现了设备低成本化和运行经济性。

具体实施方式

具体实施中，风叶可以采用水平轴，也可以采用垂直轴，大功率机时一般采用水平轴。

热泵可以采用一级结构，其工质量环境温差比为300摄氏度以上，热泵效率为1∶1.1以上，内循环发电机效率在35～40％左右，能源还原率为45～50％左右。

热泵采用二级结构时，每级环境温差为130摄氏度以上，这样两级就可以提高到250摄氏度以上的温度差，这样使内部热量储存处于比较稳定的低位，不用通过多级来降低热泵效率，内部还可以设置熔解温度在200(±10％)摄氏度左右的高溶解热物质，以来溶解热来提高能量储存量，能源还原率为50～60％左右。

热泵也可以采用三级结构，温差比为100摄氏度以上，热泵效率比为1∶3，能量还原率为60～70％左右，但系统节点过多，设备故障率比较高。

储存也可以采用混合型，在内部液体水温超过200摄氏度以上时，可以停止热泵运行，接通补偿发电机，将风叶的机械能极大地转化为电能，并通过电热丝对水进行加热，这样可以将温度极限提高到600度以内，能量还原率为20～50％之间。

在高压保温容器内，一般根据水温上限来设计压力标准，混合型的设计为20MPa，采用耐高温特种钢材。

保温结构中，在温度差比较低时，可以采用发泡聚脂类，或者岩棉，在高温及结构比较大时，可以采用真空胆结构。

其次，喷汽轮的爆沸工作物质沸点在0～50摄氏度，爆沸点在180～220摄氏度之间的液体，例如二乙醚。

另外，使爆沸工质带电(或者加电解质带电)，喷射时切割外围磁场，产生电流，再进行整流还原，提高能量转化效率。

本结构的风力发电机，适合60KW-20MW机型，能维持24小时发电，5MW机组的投资为5000万左右，年发电量为4000万千瓦时，年产值为2000万人民币，3年收回投资。