[发明专利]风能全方向水平收集纵向提速智能储能调节稳定发电系统

说明书

本发明公开了一种风能全方向水平采集纵向提速智能储能调节稳定发电系统，实现了风能全方向水平采集纵向提速、采集风量有效调节、高风速多余能量和谷电时段富余电量多方式储能、低风速智能瞬时释放能量补充的高、低风速情形下保持高质量稳定发电、降低建设成本和便于安装维修的目标，解决了传统风力发电不稳定的难题。主要包括风能全方向水平采集纵向提速智能调节装置；进风量智能平衡调级装置(含升降机构与陷落舱室)；风力发电机与永磁齿轮传动组合；高风速储能与低风速稳定发电系统(真空电磁齿轮贮能飞轮、空气压缩机及冷却换热机构，电磁齿轮电路供电控制系统，压缩空气充放智能阀)；发电机塔架与地上、下压缩空气储罐系统；降噪系统等。

(一)技术领域

本发明属于绿色能源风力发电技术领域，具体涉及对传统风力发电机组风力利用方面的创新，改变传统风力发电机风能水平采集直接利用的现状，本发明采用风能全方向水平采集纵向提速智能储能调节平稳发电的风能高效利用方式。

(二)背景技术

风能是一种取之不尽、用之不竭、持续再生的绿色能源，现行风力发电机组是利用风的动能带动风力发电机组的扇浆形叶轮旋转，再通过多级增速提升旋转的速度，来促使风力发电机组发电。

(1)虽然风能是持续再生能源，但是由于风速时大时小，从而导致现行风力发电机组利用风能具有工作效率不稳定性和工作状态不确定性，从而导致风能利用率不高的困惑、发电不稳定产生“垃圾电”的现象。

(2)不同风速对现行风力发电机组的工作效率(发电量)和工作状态(稳定性和产生故障)产生不同影响。风速不足会使现行风力发电机组因工作效率过低而造成发电量不足的问题；风速过大则会降低传统风力发电机组工作的稳定性，导致工作中的风力发电机组时常发生故障，同样也造成了发电量不足的现象。

(3)现行风力发电机组投入成本大，安装难度高，维修不方便。现行风力发电机组的叶轮和发电设备安装在柱形高空塔筒上，且体积大、重量大、安装标准和要求高，导致安装难度大，维修不方便；为维持柱形高空塔筒及安装在上面的风力发电机组设备的安全，在地基与基础的设计和施工、柱形高空塔筒的结构选材以及安装施工等方面的要求，导致建设投入成本过大。

(4)考虑到风电场发电装机容量，现行风力发电机组的叶轮的长度大多在 100米以上，若风力发电装置选址建设在鸟类迁徙常规路径上，叶片可能会对鸟类造成伤害。

(5)现行风力发电机组的风电场的噪声较大，会产生一定量级的次声波，对距离风电场较近的居民有较大的噪声影响。

(6)因而现行风力发电机组技术特别是结构还有待改进和提高，此技术点是本发明的立足点和出发点。

(三)发明内容

鉴于现行扇浆形叶轮叶片式风力发电机组存在对风速无法进行有效调节、建设成本投入过大、安装维修不方便等方面的不足，本发明的目的在于提供一种风能全方向水平采集纵向提速、进风口风量有效调节、高风速多方式储能、低风速瞬时(毫秒级)释放储能补充、保证风力发电机系统高位运行、高质量发电的风力发电机系统，以解决现行扇浆形叶轮叶片式风力发电机组存在的不足，并达到以下目标：

(1)高风速时(正常风速范围内)，在保证风力发电机系统高位运行、高质量发电的情况下，对多余能量采用真空电磁齿轮传动飞轮储能系统(调频)和真空电磁齿轮传动压缩空气储能系统(调峰)方式进行能量储存，最大限度地提升风能的利用率；

(2)超高风速时(极端恶劣天气，如台风等超出正常高风速范围，对发电机组整体工作状态和安全产生影响时)，优先启动智能载轨式弧形挡风机构，通过泄风方式降低强风力对机构的侧向压力，其次通过全方向风能收集增速装置的升降机构，智能控制下降进行进风口风量的有效调节，直至全方向风能采集提速装置完全下降至收集舱室。

(3)低风速时，采用磁力传动真空飞轮储能系统(调频)瞬时(毫秒级) 释放储能和空气压缩储能系统(调峰)释放压缩空气补充风力技术，保证风力发电机系统高位运行、高质量发电；最低保证达到发电机组正常发电标准以上风力能力(避免现有风力发电不稳定俗称“垃圾电”的问题)。