風(fēng)氣發(fā)電裝置及風(fēng)氣發(fā)電裝置多機(jī)并聯(lián)矩陣系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種風(fēng)氣發(fā)電裝置及風(fēng)氣發(fā)電裝置多機(jī)并聯(lián)矩陣系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)前自然資源愈發(fā)緊張的大環(huán)境下，合理利用新興能源成為一種趨勢(shì)。目前，不少科研力量及企業(yè)均致力于研究對(duì)風(fēng)能、太陽能等新興能源的利用。其中，風(fēng)力發(fā)電裝置便是利用風(fēng)能的產(chǎn)物?，F(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電裝置通常經(jīng)由風(fēng)力推動(dòng)風(fēng)葉樞轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)作切割磁感線運(yùn)動(dòng)來發(fā)電，這種方式雖然實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力資源的利用，但其卻存在能量利用效率過低、發(fā)電穩(wěn)定性差等局限及缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)氣發(fā)電裝置及風(fēng)氣發(fā)電裝置矩陣系統(tǒng)，其能夠解決能量轉(zhuǎn)化效率過低、發(fā)電穩(wěn)定性差等問題。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種風(fēng)氣發(fā)電裝置，其包括:風(fēng)力傳動(dòng)部件，其能夠樞轉(zhuǎn)地將風(fēng)力轉(zhuǎn)化成機(jī)械力；被動(dòng)輔助偏航部件，其用于被動(dòng)地隨著風(fēng)向變化而輔助帶動(dòng)所述風(fēng)力傳動(dòng)部件，使所述風(fēng)力傳動(dòng)部件的軸線能夠被調(diào)整至與風(fēng)向?qū)?zhǔn)；機(jī)械力傳遞部件，連接至所述風(fēng)力傳動(dòng)部件，其用于將機(jī)械力從空中傳遞至地面；空氣壓縮部件，布置在地面并連接至所述機(jī)械力傳遞部件，其用于通過機(jī)械力壓縮空氣；儲(chǔ)氣部件，連接至所述空氣壓縮部件，其用于儲(chǔ)存被壓縮的空氣；氣動(dòng)發(fā)電部件，通過閥門連接至所述儲(chǔ)氣部件，其用于通過被壓縮的空氣來發(fā)電；變槳輔助部件，其包括連接至所述儲(chǔ)氣部件的引流管道，由所述引流管道引出的被壓縮的空氣驅(qū)動(dòng)的渦輪油泵及由所述渦輪油泵驅(qū)動(dòng)的液壓臂；所述液壓臂用于帶動(dòng)所述風(fēng)力傳動(dòng)部件變槳。
[0005]可選地，還包括冷量回收系統(tǒng)，其用于將所述氣動(dòng)發(fā)電部件發(fā)電后產(chǎn)生的低溫廢棄空氣中所含的冷量用來冷卻所述空氣壓縮部件排出的被壓縮的空氣。
[0006]可選地，所述被動(dòng)偏航部件包括液壓阻尼系統(tǒng)、偏航尾舵及翼舵；所述偏航尾舵及翼舵用于感測(cè)風(fēng)向變化及帶動(dòng)所述風(fēng)力傳動(dòng)部件；所述液壓阻尼系統(tǒng)用于防止所述偏航尾舵及翼舵過度偏航。
[0007]可選地，所述機(jī)械力傳遞部件包括:第一傳動(dòng)軸、第一錐齒輪組件、第二傳動(dòng)軸、第二錐齒輪組件；其中，所述第一傳動(dòng)軸連接至所述風(fēng)力傳動(dòng)部件并能夠隨著風(fēng)力傳動(dòng)部件樞轉(zhuǎn)以傳遞機(jī)械力；所述第一錐齒輪組件能夠樞轉(zhuǎn)地連接所述第一傳動(dòng)軸及所述第二傳動(dòng)軸，以用于變向傳遞機(jī)械力；所述第二錐齒輪組件能夠樞轉(zhuǎn)地連接所述第二傳動(dòng)軸及所述空氣壓縮部件，以用于變向傳遞機(jī)械力。
[0008]可選地，所述第二傳動(dòng)軸為鉸接式扭力傳動(dòng)桿。
[0009]可選地，所述第二傳動(dòng)軸為鉸接式套管。
[0010]可選地，所述第一錐齒輪組件用于將沿水平軸線樞轉(zhuǎn)的機(jī)械力變向成沿垂直軸線樞轉(zhuǎn)的機(jī)械力；所述第二錐齒輪組件用于將沿垂直軸線樞轉(zhuǎn)的機(jī)械力變向成沿水平軸線樞轉(zhuǎn)的機(jī)械力。
[0011]可選地，所述風(fēng)力傳動(dòng)部件包括:輪轂，其連接所述第一傳動(dòng)軸；風(fēng)葉，其從所述輪轂上徑向地延伸且能夠關(guān)于所述輪轂樞轉(zhuǎn)。
[0012]可選地，所述空氣壓縮部件包括具有三級(jí)或四級(jí)壓氣過程的低速高壓空氣壓縮機(jī)。
[0013]可選地，所述儲(chǔ)氣部件包括二級(jí)受壓的高壓暫儲(chǔ)罐。
[0014]可選地，所述儲(chǔ)氣部件還包括空氣調(diào)節(jié)箱，其布置在所述高壓暫儲(chǔ)罐和所述氣動(dòng)發(fā)電部件之間。
[0015]可選地，所述高壓暫儲(chǔ)罐外表面布置有薄膜太陽能面板，其用于吸收太陽能并轉(zhuǎn)化為輔助動(dòng)力源。
[0016]可選地，所述氣動(dòng)發(fā)電部件包括膨脹機(jī)及發(fā)電機(jī)，所述膨脹機(jī)具有亞音速葉片；所述膨脹機(jī)能夠通過被壓縮的空氣來驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)用于發(fā)電。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種風(fēng)氣發(fā)電裝置的多機(jī)并聯(lián)矩陣系統(tǒng)，其包括多臺(tái)并聯(lián)布置的如前所述的風(fēng)氣發(fā)電裝置。
[0018]可選地，多臺(tái)所述風(fēng)氣發(fā)電裝置的臺(tái)數(shù)與所述氣動(dòng)發(fā)電部件的總數(shù)的比值小于或等于1:1。
[0019]可選地，多臺(tái)所述風(fēng)氣發(fā)電裝置共用同一個(gè)氣動(dòng)發(fā)電部件；多臺(tái)所述風(fēng)氣發(fā)電裝置將各自的所述儲(chǔ)氣部件中儲(chǔ)存的被壓縮的空氣通過管路輸送至公共空氣調(diào)節(jié)箱，所述公共空氣調(diào)節(jié)箱連接至同一個(gè)所述氣動(dòng)發(fā)電部件
根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)氣發(fā)電裝置，一方面，先將風(fēng)力轉(zhuǎn)化為機(jī)械力，再應(yīng)用機(jī)械力來壓縮空氣，并最終通過壓縮空氣進(jìn)行發(fā)電。此種發(fā)電模式對(duì)風(fēng)力質(zhì)量的需求大大降低，使得只要有風(fēng)存在便能夠使對(duì)應(yīng)的設(shè)備動(dòng)作來壓縮空氣從而發(fā)電。如此使得此套設(shè)備對(duì)風(fēng)資源的利用效率相比于現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電裝置大大提高，而不會(huì)存在現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電裝置中對(duì)風(fēng)速過高或過低的風(fēng)資源均無法利用的窘境。另一方面，通過儲(chǔ)氣部件在整套風(fēng)氣發(fā)電裝置中的調(diào)節(jié)作用，使得被壓縮的空氣能夠穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，保持恒定的電流，從而直接產(chǎn)生交流電供電網(wǎng)使用。這樣可以保證產(chǎn)生高質(zhì)量的電能，有效地改善了現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電裝置中完全依靠風(fēng)資源自身好壞來決定發(fā)電穩(wěn)定性的現(xiàn)狀；同時(shí)，基于儲(chǔ)氣部件的儲(chǔ)存作用，使其還能保留部分被壓縮的空氣供電網(wǎng)調(diào)峰應(yīng)急使用。再一方面，通過機(jī)械力傳遞部件將機(jī)械力傳遞至地面來進(jìn)行空氣壓縮和氣動(dòng)發(fā)電動(dòng)作，使得風(fēng)氣發(fā)電裝置在空中的機(jī)艙的負(fù)載大大降低，實(shí)現(xiàn)高空輕載化，使之能夠配套使用被動(dòng)輔助偏航部件，同時(shí)避免了在現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電裝置中需要進(jìn)行高空維護(hù)操作或高空裝卸設(shè)備的缺點(diǎn)，大大提高了設(shè)備維護(hù)的便利性。根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)氣發(fā)電裝置多機(jī)并聯(lián)矩陣系統(tǒng)，除具有上述優(yōu)點(diǎn)外，還能夠使系統(tǒng)內(nèi)的全部風(fēng)氣發(fā)電裝置共用公共空氣調(diào)節(jié)箱及氣動(dòng)發(fā)電部件，從而在整合發(fā)電效率的同時(shí)還降低了設(shè)備成本。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的風(fēng)氣發(fā)電裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
圖2是本發(fā)明的多機(jī)并聯(lián)矩陣系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1示出了本發(fā)明的風(fēng)氣發(fā)電裝置的一個(gè)實(shí)施例。其包括塔筒620及置于塔筒620上的機(jī)艙610。在機(jī)艙610的一端布置有輪轂120，從輪轂120上徑向地延伸出三根風(fēng)葉110，在風(fēng)力的作用下，風(fēng)葉110將帶動(dòng)輪轂120樞轉(zhuǎn)。其中，應(yīng)當(dāng)知道的是，風(fēng)葉的數(shù)量并不一定為三根，其可根據(jù)實(shí)際情況來設(shè)計(jì)。機(jī)艙610遠(yuǎn)離葉片110的一側(cè)設(shè)有被動(dòng)輔助偏航部件，被動(dòng)輔助偏航部件包括偏航尾舵710、翼舵720、偏航輔助蓄電池730及液壓阻尼系統(tǒng)740。其中偏航尾舵710及翼舵720用于感測(cè)風(fēng)向變化及被動(dòng)地隨著風(fēng)向變化而帶動(dòng)機(jī)艙610、輪轂210及葉片110轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使這些部件的軸線能夠?qū)崟r(shí)地被調(diào)整至與風(fēng)向?qū)?zhǔn)，以達(dá)到最好的風(fēng)力利用狀態(tài)。然而，當(dāng)風(fēng)力過大時(shí)，由于慣性可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，配備的液壓阻尼系統(tǒng)740能夠制動(dòng)機(jī)艙610、輪轂210及葉片110，以實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的偏航效果。值得注意的是，當(dāng)風(fēng)力變化處于極端工況時(shí)，也可輔以電機(jī)來推動(dòng)風(fēng)力傳動(dòng)部件，從而有效控制偏航。盡管某些情況下可能需要電機(jī)輔助，但由于被動(dòng)輔助偏航部件的存在，起輔助作用的電機(jī)也只需要少量的電能供應(yīng)即可完成偏航動(dòng)作，這些電能由風(fēng)氣發(fā)電裝置自身所配置的偏航輔助蓄電池730 (例如，布置在塔筒內(nèi))即可滿足供應(yīng)。因此，此套被動(dòng)輔助偏航部件的應(yīng)用大大簡(jiǎn)化了機(jī)艙內(nèi)的強(qiáng)電系統(tǒng)，甚至在大部分情況下無需用到強(qiáng)電。綜上，其大幅度降低了偏航系統(tǒng)的成本。然而，由于現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)力傳動(dòng)部件、機(jī)艙及其內(nèi)設(shè)部件重量很大，無法由被動(dòng)輔助偏航部件推動(dòng)，因而無法應(yīng)用此套偏航系統(tǒng)。只有在基于本發(fā)明已大大減輕空中機(jī)艙的載荷的前提下，才能夠真正應(yīng)用此被動(dòng)輔助偏航部件。另外，從輪轂120布置在機(jī)艙610內(nèi)的一側(cè)延伸出第一傳動(dòng)軸210，其能夠隨著輪轂120樞轉(zhuǎn)而樞轉(zhuǎn)。輪轂120連接至第一錐齒輪組件220,該第一錐齒輪組220件包括兩個(gè)相互配合的錐齒輪，其中一個(gè)錐齒輪連接至第一傳動(dòng)軸210，從而隨著第一傳動(dòng)軸210樞轉(zhuǎn)而樞轉(zhuǎn)；另一個(gè)錐齒輪則連接至第二傳動(dòng)軸230，以帶動(dòng)第二傳動(dòng)軸230樞轉(zhuǎn)。第一錐齒輪組件220的兩個(gè)錐齒輪基本垂直地相互嚙合，從而能夠?qū)⒀厮捷S線的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成沿垂直軸線的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也即經(jīng)此部件將風(fēng)力轉(zhuǎn)化而成的機(jī)械力傳遞至地面。其中，第二傳動(dòng)軸230上可為鉸接式扭力傳動(dòng)桿，其上可設(shè)有多個(gè)萬向節(jié)231，以適于傳遞扭力；可選地，第二傳動(dòng)軸230也可為鉸接式套管。此外，第二傳動(dòng)軸230的另一端將連接至第二錐齒輪組件240。第二錐齒輪組件240同樣包括一對(duì)相互配合的錐齒輪，其中一個(gè)錐齒輪經(jīng)由第二傳動(dòng)軸230帶動(dòng)而樞轉(zhuǎn)，另一個(gè)錐齒輪則連接至空氣壓縮機(jī)310的動(dòng)力輸入部件。第二錐齒輪組件240的兩個(gè)錐齒輪基本垂直地相互嚙合，從而能夠?qū)⒀卮怪陛S線的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成沿水平軸線的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也即經(jīng)此部件將傳遞至地面的機(jī)械力作為動(dòng)力提供給布置在地面空氣壓縮機(jī)310 (例如，布置在塔筒620的底部)。值得注意的是，此處的給空氣壓縮機(jī)310為具有三級(jí)或四級(jí)壓氣過程的低速高壓空氣壓縮機(jī)。這使得無論傳遞來的機(jī)械力很大或很小，該壓縮機(jī)都能夠被驅(qū)動(dòng)從而壓縮空氣。這對(duì)應(yīng)地使得本發(fā)明的風(fēng)氣發(fā)電裝置的風(fēng)力應(yīng)用范圍大大增加，無論是很小的風(fēng)速推動(dòng)風(fēng)葉110并最終帶動(dòng)傳動(dòng)桿緩慢地樞轉(zhuǎn)，或是很大的風(fēng)速推動(dòng)風(fēng)葉110并最終帶動(dòng)傳動(dòng)桿迅速地樞轉(zhuǎn)，其都能夠形成驅(qū)動(dòng)該低速高壓空氣壓縮機(jī)310的機(jī)械力，并最終對(duì)空氣進(jìn)行壓縮。由此大大提高了此套風(fēng)氣發(fā)電裝置設(shè)備的能量利用效率，空氣壓縮機(jī)310在地面的布置同樣也大大減小了對(duì)機(jī)艙610的承載能力要求。此后，空氣壓縮機(jī)310將被壓縮的空氣傳遞至連接于其后的高壓暫儲(chǔ)罐410。此處的高壓暫儲(chǔ)罐410具有二級(jí)受壓結(jié)構(gòu)，其起到分級(jí)暫儲(chǔ)被壓縮空氣的作用，例如將被壓縮的空氣再次細(xì)分為多種不同壓強(qiáng)來進(jìn)行儲(chǔ)存。其進(jìn)而起到使隨后的發(fā)電步驟具有更穩(wěn)定動(dòng)力的作用，即，在當(dāng)前空氣壓縮量較大時(shí)，可以將部分壓縮空氣儲(chǔ)存