[实用新型]空气压缩蓄能风力发电装置及多余电能存储装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用风能源的风力发电装置，确切地说，本实用新型涉及一种空气压缩蓄能风力发电装置。 

背景技术

风能发电是新能源和可再生能源领域中发展最快的一种技术和装置，年增长率达到35％，比如德国、丹麦、西班牙三个国家是风能利用最好的国家，德国，风力发电占总电量的3％，丹麦超过总电量的10％。全球2007年底风力发电累计将达到8300万千瓦，其中5800万千瓦在欧洲。我国风能储量32亿千瓦，可开发装机容量的2.5亿千瓦，全国累计安装小型风力发电机20万台，占全国电力装机容量的0.11％，与国外相比还有一定的差距。但是风力发电年增长都在50％左右。目前大容量电能的存储方法是建设二次扬水电站的方法存储电能。 

参阅图1，目前各国大中型风力发电方法和发电装置是，用风轮获取自然风的动能，转变成风轮转动的机械能，通过增速箱(由于发电机要求转速较高，风轮转速较低)带动发电机，从发电机获取的电能有的情况下需要整流、逆变等处理才可以并网到用户，发电机组的组成如图1所示。 

这个发电机组为了确保发电机发电的需求，首先是风轮上通过定桨距失速调节与变桨距角调节等机构保证风轮平稳运行，如果风轮转轴是水平放置的，为保证风轮总是处于迎风状态，还有一个迎风装置，有的用尾舵，有的用舱轮。风力发电所应用的发电机可以是异步感应发电机，通过晶闸管控制的软件并网装置入网，还有的用线绕转子异步发电机、双馈感应发电机、同步发电机等等，这些都是专门为风力发电设计制造的发电机。因为这个传动系统的转速不稳定，还要配备频率变换器。即发电机变转速，恒频技术的应用。对于现在运行的风力发电机的运行情况并跟踪大唐发电公司(吉林省)购买德国恩德公司和卓伦公司共同生产的1500KW风力发电机的实际运行情况并查阅有关风力发电的资料，发现目前风力发电存在以下几个方面的问题： 

1.不能充分利用风能。自然风的特点是风速、风向随机变化给风力发电造成很大困难，它会给传动系统带来冲击，风轮也要跟随风向变化而变化，为了避免风能的急剧变化带来的转速不稳定和巨大的冲击，所以不得不把可以利用的风能采用变桨距和定桨距等办法而流失。尤其是这种变桨距装置需要在风轮转动的情况下改变风轮叶片正对风向的角度，结构复杂故障率很高，因为它是在轮毂中，叶片的根部，转动轴承必须是专门制造的，并且与其他风力发电机不能通用。对于定桨距风轮是利用在风能大的时候，风轮叶片形状使之风能流 失而减小推力，增加旋转阻力达到风轮平稳旋转的目的。总之这种方法不能最大限度的把自然风能中扑获的风能全部转变成机械能。 

2.自然风多变和突变的能量送到惯性力很大的增速齿轮箱、发电机，他们不能吸收频繁出现的冲击能量，所以必然要破坏这个系统的零部件，比如吉林省大唐发电公司从德国购买的30多台风力发电机，运行不到三年全部都是齿轮箱损坏，达到不能修复的程度。 

3.这种风力发电必须有调控系统，其中包括风轮转速，电能频率调整和调控系统，这样才能保证发电质量，这两个部分的调控不但复杂而且可靠性较差。 

4.风力发电的电能不能储存，只要发出电能，就并网供给用户，尤其在用电低谷的时候，发出的电能白白流失。很不经济。这也是目前世上所有发电厂共同存在的普遍问题。 

5.这种发电机组设计制造必须是专用的，因为他所采用的部件都不是通用部件，并且设备高大笨重，所以材料成本、工艺成本、运输、安装、维修、等使用成本都很高，从风轮、增速箱到发电机都必须是专用的，甚至同一种型号功率而不同厂家的产品都不能互换。 

6.利用建设二次扬水电站的方法存储大容量的电能存在建设周期长，条件苛刻需要有水和存水的高山，费用十分昂贵。 

总之现行的风力发电机组存在着两大问题：一个是转速问题，为了克服它的问题所做的许多努力花费很大牺牲，不但提过了成本，还要流失风能；另一个问题就是发电机组的传动系统是一个刚性系统，不能吸收自然风急剧变化的冲击和系统振动，给系统运行带来安全隐患，是事故频发的主要根源。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有发电机组存在转速受限制与传动系统是一个刚性系统的问题，提供了一种空气压缩蓄能风力发电装置与多余电能存储装置。 

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：所述的空气压缩蓄能风力发电装置包括风轮、增速齿轮箱、空气压缩机、储气罐、电控阀门、气动马达或气轮机与发电机。