风力发电机组储气蓄能补偿装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种风力发电机组储气蓄能补偿装置。适用于风力发电新能源开发与应用技术领域。


背景技术：

2.随着煤炭、石油等化石能源开采的逐渐枯竭，可再生能源的利用越来越受到人类重视。风电行业作为一种主要的清洁可再生能源，在近些年得到长足发展。各风电机组制造企业和研究单位为充分有效利用风能，都在不断的通过研发新技术进行革新。随着风能的利用日渐成熟，在任何不同的环境条件下都能够获取风能成为一种研究方向。目前流行的风力发电机，其最大的短板是微风环境下不能启动或转速不够，直接影响到机组不能实现长时间的连续发电。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种风力发电机组储气蓄能补偿装置。
4.本实用新型所采用的技术方案是：一种风力发电机组储气蓄能补偿装置，其特征在于，包括：
5.储气蓄能装置，能利用风力发电机的多余能量进行空气压缩作业，并存储经压缩的空气；
6.空气驱动装置，与所述储气蓄能装置通过管路连通，能利用压缩空气带动风力发电机的转轴转动或提高风力发电机转轴的转速；
7.转速传感器，用于采集风力发电机转轴的转速信息；
8.补偿控制器，与所述储气蓄能装置、空气驱动装置和转速传感器相连，用于在转速传感器采集的转速信息大于设定高转速时控制储气蓄能装置利用风力发电机的多余能量压缩空气；用于在转速传感器采集的转速信息小于设定低转速时控制空气驱动装置带动转轴转动或提高转轴转速。
9.所述储气蓄能装置具有空压机和储气罐，其中空压机经传动机构传动连接风力发电机的转轴，空压机的出气口连通储气罐的进气口；
10.所述传动机构能根据所述补偿控制器的控制信号使空压机和风力发电机的转轴之间建立传动连接或使空压机和风力发电机的转轴之间的传动连接断开。
11.所述空气驱动装置包括多个安装于风力发电机叶片上的喷气嘴，喷气嘴通过管路连通所述储气蓄能装置，储气蓄能装置内存储的压缩空气经喷气嘴喷出后能带动叶片绕转轴轴线转动，进而带动转轴转动或提高转轴转速。
12.所述风力发电机转轴内沿其轴线设有导气通道，导气通道一端经管路连通所述储气蓄能装置，导气通道另一端经叶片内的空芯管道连通叶片上的所述喷气嘴。
13.所述喷气嘴安装于叶片的远离转轴端端部。
14.所述喷气嘴内设有单向阀门。
15.一种风力发电机组储气蓄能补偿装置的补偿方法，其特征在于：
16.当外界风力较大，转速传感器采集的风力发电机转轴转速大于设定高转速时，补偿控制器控制传动机构在风力发电机转轴和储气蓄能装置之间建立传动连接，通过风力发电机转轴带动储气蓄能装置进行空气压缩作业，并存储压缩空气，直至存储的压缩空气压力达到设定限值时，通过风力发电机转轴和储气蓄能装置之间的传动连接断开；
17.当外界风力较小，风力发电机叶片转动无力、转速低，转速传感器采集的风力发电机转轴转速小于设定低转速时，补偿控制器控制空气驱动装置利用储气蓄能装置存储的压缩空气带动风力发电机转轴转动或提高转轴转速。
18.本实用新型的有益效果是：本实用新型通过储气蓄能装置将强风时的部分能量以压缩空气的形式储存起来，在弱风时通过空气驱动装置释放，提高转轴转速，从而平衡风力发电机组的转动发电，进而可以有效延长发电时间和提高发电效率。
19.本实用新型中喷气嘴设置在叶片端部，虽直径尺寸较小，喷出的气体量也有限，但是考虑到现代风力发电机的叶片长达几十米，其力矩很大。叶片顶端喷出的压缩空气作为一种辅助力，能够起到微风条件下风力互补加强作用。
附图说明
20.图1为实施例的结构示意图。
21.图2为实施例中压缩空气供气管路的结构示意图。
[0022] 1、风力发电机转轴；1-1、导气通道；2、风力发电机叶片；2-1、空芯管道；3、喷气嘴；4、空压机；5、导气管；6、传动机构。
具体实施方式
[0023]
本实施例为一种风力发电机组储气蓄能补偿装置，包括储气蓄能装置、空气驱动装置、转速传感器和补偿控制器等。
[0024]
本例中储气蓄能装置具有空压机和储气罐，空压机和风力发电机转轴之间设有传动机构，该传动机构能根据补偿控制器的控制指令在空压机和风力发电机转轴之间建立传动连接，也能根据补偿控制器的控制指令断开空压机和风力发电机转轴之间的传动连接。风力发电机转轴通过与空压机的螺杆机械连接形成建立和断开的传动结构。
[0025]
本实施例中空压机的出气口连通储气罐的进气口，当空压机与风力发电机转轴之间建立传动连接时，在转轴带动下空压机进行空气压缩作业，并将压缩空气输送至储气罐进行存储。
[0026]
本实施例中空气驱动装置包括多个安装于风力发电机叶片上的喷气嘴，喷气嘴安装于叶片的远离转轴端端部且朝向与叶片旋转方向呈相反，喷气嘴通过管路连通储气罐的出气口。喷气嘴内设置单向阀门，即只能喷气，不能进气。
[0027]
本例中储气罐的出气口经导气管、风力发电机转轴内沿其轴线布置的导气通道和叶片内的空芯管道连通叶片上的喷气嘴。
[0028]
本实施例中对应风力发电机转轴设有用于采集风力发电机转轴的转速信息的转速传感器，转速传感器电路连接补偿控制器，补偿控制器电路连接传动机构和导气管上的
阀门。
[0029]
本实施例的工作原理如下：
[0030]
当外界风力较大，转速传感器采集的风力发电机转轴转速大于设定高转速时，补偿控制器控制传动机构在风力发电机转轴和空压机之间建立传动连接，通过风力发电机转轴带动空压机进行空气压缩作业，利用多余能量带动空压机，将压缩空气存储在储气罐中，直至储气罐中的压力达到设定限值时，控制风力发电机转轴和储气蓄能装置之间的传动连接断开。
[0031]
当外界风力较小，风力发电机叶片转动无力、转速低，转速传感器采集的风力发电机转轴转速小于设定低转速时，补偿控制器控制喷气嘴和储气罐之间的管路导通，压缩空气由储气罐出气口经导气管、导气通道和空芯管道输送叶片端部的喷气嘴，并由喷气嘴喷出气流，产生作用力，施加在叶片上，最终使叶片伴随微风力绕转轴轴线旋转并加速。
[0032]
本实施例中通过调节压缩空气流量配合转速传感器采集的转速信息使风力发电机转轴的转速保持在设定低转速和设定正常转速之间，设定低转速小于设定正常转速，设定正常转速小于设定高转速。


技术特征：
1.一种风力发电机组储气蓄能补偿装置，其特征在于，包括：储气蓄能装置，能利用风力发电机的多余能量进行空气压缩作业，并存储经压缩的空气；空气驱动装置，与所述储气蓄能装置通过管路连通，能利用压缩空气带动风力发电机的转轴转动或提高风力发电机转轴的转速；所述空气驱动装置包括多个安装于风力发电机叶片上的喷气嘴，喷气嘴通过管路连通所述储气蓄能装置，储气蓄能装置内存储的压缩空气经喷气嘴喷出后能带动叶片绕转轴轴线转动，进而带动转轴转动或提高转轴转速；转速传感器，用于采集风力发电机转轴的转速信息；补偿控制器，与所述储气蓄能装置、空气驱动装置和转速传感器相连，用于在转速传感器采集的转速信息大于设定高转速时控制储气蓄能装置利用风力发电机的多余能量压缩空气；用于在转速传感器采集的转速信息小于设定低转速时控制空气驱动装置带动转轴转动或提高转轴转速。2.根据权利要求1所述的风力发电机组储气蓄能补偿装置，其特征在于：所述储气蓄能装置具有空压机和储气罐，其中空压机经传动机构传动连接风力发电机的转轴，空压机的出气口连通储气罐的进气口；所述传动机构能根据所述补偿控制器的控制信号使空压机和风力发电机的转轴之间建立传动连接或使空压机和风力发电机的转轴之间的传动连接断开。3.根据权利要求1所述的风力发电机组储气蓄能补偿装置，其特征在于：所述风力发电机转轴内沿其轴线设有导气通道，导气通道一端经管路连通所述储气蓄能装置，导气通道另一端经叶片内的空芯管道连通叶片上的所述喷气嘴。4.根据权利要求1或3所述的风力发电机组储气蓄能补偿装置，其特征在于：所述喷气嘴安装于叶片的远离转轴端端部。5.根据权利要求1或3所述的风力发电机组储气蓄能补偿装置，其特征在于：所述喷气嘴内设有单向阀门。

技术总结
本实用新型涉及一种风力发电机组储气蓄能补偿装置。适用于风力发电新能源开发与应用技术领域。本实用新型所采用的技术方案是：该装置包括：储气蓄能装置，能利用风力发电机的多余能量进行空气压缩作业，并存储经压缩的空气；空气驱动装置，与所述储气蓄能装置通过管路连通，能利用压缩空气带动风力发电机的转轴转动或提高风力发电机转轴的转速；转速传感器，用于采集风力发电机转轴的转速信息；补偿控制器，与所述储气蓄能装置、空气驱动装置和转速传感器相连，用于在转速传感器采集的转速信息大于设定高转速时控制储气蓄能装置利用风力发电机的多余能量压缩空气。风力发电机的多余能量压缩空气。风力发电机的多余能量压缩空气。


技术研发人员：车安宁 刘春平 戴杨春
受保护的技术使用者：车安宁
技术研发日：2022.08.10
技术公布日：2023/5/16