風(fēng)能、太陽能能量綜合轉(zhuǎn)換及蓄能動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風(fēng)能、太陽能能量綜合轉(zhuǎn)換及蓄能動(dòng)力系統(tǒng)，其包括風(fēng)力蓄能機(jī)組、加壓罐和太陽能集熱加壓裝置；風(fēng)力蓄能機(jī)組包括集風(fēng)風(fēng)扇、變速器、空氣壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣罐，其中，集風(fēng)風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸與空氣壓縮機(jī)的輸入軸通過變速器傳動(dòng)連接；空氣壓縮機(jī)的壓縮空氣出口與儲(chǔ)氣罐通過設(shè)有單向閥的管路連接；儲(chǔ)氣罐與加壓罐通過設(shè)有單向閥的管路連接；太陽能集熱加壓裝置包括太陽能集熱器和熱交換器，在加壓罐內(nèi)設(shè)有熱交換器，熱交換器的兩端置于加壓罐外部，并與太陽能集熱器連接形成閉合回路。優(yōu)點(diǎn)在于：利用風(fēng)能產(chǎn)生壓縮空氣；利用太陽能對(duì)壓縮空氣加熱，產(chǎn)生的高壓氣體驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置完成能量的轉(zhuǎn)換，在物理能量環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)風(fēng)能與太陽能的互補(bǔ)作用。
【專利說明】風(fēng)能、太陽能能量綜合轉(zhuǎn)換及蓄能動(dòng)力系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本發(fā)明涉及一種動(dòng)力系統(tǒng)，尤其是涉及一種風(fēng)能、太陽能能量綜合轉(zhuǎn)換及蓄能動(dòng)力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
:
[0002]能源是人類社會(huì)存在的基本需求，隨著人類社會(huì)的發(fā)展，對(duì)能源的需求總量越來越高，消費(fèi)速度越來越快，對(duì)能源質(zhì)量及數(shù)量的要求與日俱增。同時(shí)，對(duì)能源中的二次能源(如電力、石油等)的人均消費(fèi)量，在某些層面上，與人們的生活水平及幸福指數(shù)成正比例關(guān)系。
[0003]然而，由于目前人類社會(huì)的科技文明水平還存在一定差距，對(duì)于消費(fèi)的絕大部分二次能源，其來源還是源于基本不可再生的化石能源。雖然核能的利用空間也很大，但目前的應(yīng)用技術(shù)水平?jīng)Q定，成本(包括環(huán)境成本)還比較高，運(yùn)行過程中的事故風(fēng)險(xiǎn)較大；而且儲(chǔ)存量畢竟有限，基本不可再生。
[0004]在化石及核能的轉(zhuǎn)化及消耗過程中，對(duì)自然環(huán)境造成的影響很大，尤其是地球大氣環(huán)境的溫度提高，酸雨對(duì)植被的破壞，霧霾對(duì)人類賴以生存的空氣質(zhì)量及氣候條件的影響等等現(xiàn)象的出現(xiàn)，已經(jīng)給人類社會(huì)敲響了警鐘。
[0005]人們將目光投向了可再生能源。近幾年，世界范圍內(nèi)的新能源利用技術(shù)及規(guī)模得到了空前的發(fā)展。但目前的可再生能源的規(guī)模利用主要在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。
[0006]現(xiàn)在的上述兩類主要發(fā)電系統(tǒng)，由于一次能源的低密度、不可控、不穩(wěn)定等固有特性的影響，目前的應(yīng)用技術(shù)水平所限，建設(shè)及運(yùn)行成本過高，電力成本較高，在絕大部分情況下，與常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)(火力、水力等)相比較，還只能處在“輔助能源”的位置。
[0007]雖然二次能源具有可再生性，甚至與人類的總體需求比較，其總量可謂“無限”，但好的(可低成本利用)資源也是有限的。要想將風(fēng)能、太陽能等可再生能源由輔助能源，逐漸發(fā)展成為主要能源的一部分，甚至全部，除了各國政府高度重視，用資金、政策等扶持以夕卜，用新的技術(shù)解決固有特性帶來的規(guī)模應(yīng)用中的障礙，應(yīng)為主(必)要途徑之一。
[0008]對(duì)于現(xiàn)有風(fēng)電、太陽能發(fā)電系統(tǒng)中存在的主要問題，分述如下:
[0009]1、現(xiàn)行的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要是以水平軸、三槳葉風(fēng)力采集方式為主，該方式對(duì)風(fēng)力采集用于發(fā)電系統(tǒng)，存在以下主要問題:
[0010]I】、風(fēng)能可利用范圍的密度較低，加之該采集方式的固有特點(diǎn)，風(fēng)能利用率較低。
[0011]2】、單位風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)占用土地面積及立體空間較大。
[0012]3】、對(duì)風(fēng)速的適應(yīng)范圍小。
[0013]4】、由于風(fēng)力的大小及時(shí)間上的不可控性，造成發(fā)出電力的穩(wěn)定性較差。
[0014]5】、無儲(chǔ)存及緩沖環(huán)節(jié)，若利用電池或電瓶蓄能，則建設(shè)及運(yùn)行成本會(huì)增高許多，規(guī)模有限。
[0015]6】、對(duì)報(bào)廢電池或電瓶的處理成本很高，環(huán)境影響很大。
[0016]7】、由于并網(wǎng)之前需要進(jìn)行逆變，有一定的諧波，對(duì)電能質(zhì)量有一定影響；電能質(zhì)量也對(duì)于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成一定影響。
[0017]8】、單位發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)成本較高。
[0018]9】、運(yùn)行過程中“廠用電率”及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)成本較高。
[0019]10】、運(yùn)行維護(hù)成本較高。
[0020]11】、對(duì)風(fēng)力環(huán)境(如湍流)等的適應(yīng)能力較差。
[0021]12】、由于單位發(fā)電系統(tǒng)占據(jù)空間較大，槳葉的運(yùn)動(dòng)空間立體面積較大，加之電磁輻射、噪聲等影響，生態(tài)影響等，造成環(huán)境成本較高。
[0022]13】、一次能源來源單一，在風(fēng)速較低或無風(fēng)情況，系統(tǒng)無任何輸出動(dòng)力的能力。
[0023]14】、缺乏規(guī)模性的蓄能環(huán)節(jié)，對(duì)于現(xiàn)行的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，棄風(fēng)現(xiàn)象很普遍，對(duì)能源的浪費(fèi)及風(fēng)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有較大的影響。
[0024]15】、由于現(xiàn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的啟動(dòng)及進(jìn)入系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)間較長，所以應(yīng)急時(shí)的“黑啟動(dòng)”能力較弱。
[0025]16】、單位發(fā)電系統(tǒng)(單個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī))容量有限，對(duì)于低電壓穿越功能的環(huán)節(jié)建設(shè)成本較高，且由于布局分散，可靠性降低，維護(hù)成本增高。
[0026]17】、若用抽水蓄能，除要求水源及儲(chǔ)存(水庫)建設(shè)以外，從風(fēng)能轉(zhuǎn)為再發(fā)電，需經(jīng)過多次轉(zhuǎn)換(風(fēng)能-電能-水的勢(shì)能-電能)，效率大大降低；而且環(huán)境要求及建設(shè)成本較高，廣譜性較差。
[0027]18】用于風(fēng)力來源規(guī)模與時(shí)間的不可控，無大規(guī)模儲(chǔ)存，在電力負(fù)荷較低或無負(fù)荷時(shí)，發(fā)出的電力無法上網(wǎng)，棄風(fēng)現(xiàn)象十分普遍，造成資源浪費(fèi)，并影響風(fēng)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
[0028]2、現(xiàn)行的太陽能發(fā)電系統(tǒng)
[0029]目前太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要以太陽能光伏發(fā)電為主，隨著各國政府相關(guān)扶持政策的出臺(tái)，以及太陽能光伏發(fā)電關(guān)鍵部件、系統(tǒng)集成等環(huán)節(jié)的技術(shù)進(jìn)步，太陽能這種可再生清潔能源向電力的轉(zhuǎn)化應(yīng)用也得到了空前的發(fā)展，而且一度呈現(xiàn)出了“井噴式”的發(fā)展態(tài)勢(shì)。大規(guī)模的應(yīng)用也極大的推動(dòng)了相關(guān)領(lǐng)域的大量投資，尤其是技術(shù)進(jìn)步。對(duì)于新能源發(fā)展，起到了一定的示范及推動(dòng)作用。
[0030]但是，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)存在易受多變量因素影響的“間歇式”不穩(wěn)定性，主要問題如下:
[0031]I】、太陽能受時(shí)間、季節(jié)、氣候、地理位置等因素影響非常嚴(yán)重，人類目前還不能在時(shí)間及量值上控制太陽能的來源，所以太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能來源具有很大的不穩(wěn)定性。
[0032]2】、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)必須安裝能量儲(chǔ)存系統(tǒng)來平緩及儲(chǔ)存電能，在目前技術(shù)條件下，用來儲(chǔ)存電力的電池或電瓶存在單位電能儲(chǔ)存造價(jià)高、單位儲(chǔ)存電量有限、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、壽命較短等問題，電能儲(chǔ)存的規(guī)模有限。
[0033]以上環(huán)節(jié)也是造成太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)及運(yùn)行成本高的主要問題之一。
[0034]報(bào)廢后電池或電瓶的處理同樣存在成本及環(huán)境污染問題。
[0035]3】、太陽能利用率較低。光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)于太陽能的利用只能利用太陽能構(gòu)成整體頻段中的一小部分(如:0.5-lum波長)。且由于目前技術(shù)有限，在實(shí)際應(yīng)用中的轉(zhuǎn)換效率還鮮見超過20%。而太陽能中的很大組成部分不能利用，如能量較高的紅外部分還會(huì)對(duì)光伏發(fā)電的效率造成一定影響。
[0036]光電轉(zhuǎn)換效率的較低，也是造成太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)及發(fā)電成本較高的主要原因之一。
[0037]4】、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的最重要組成部分是太陽能電池。其主要原料為高純度的晶體硅和其它稀有金屬，其提純的技術(shù)掌握在較少的國家中，原料成本高，太陽能電池制造設(shè)備的成本也很高，這也是造成太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體成本較高的主要因素之一。
[0038]5】、用來生產(chǎn)太陽能電池板的主要原料晶體硅的原料前道生產(chǎn)工序(原料冶煉)，本身就是高耗(載)能、高污染行業(yè)，資源成本及環(huán)境成本較高。
[0039]6】、太陽能光伏發(fā)電也需要逆變上網(wǎng)，電能質(zhì)量也存在諧波、跟蹤速度等問題。
[0040]7】、有些太陽能電池制造中需要一部分重金屬，長期運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生流失，也會(huì)對(duì)土壤及水資源造成污染，且較難控制及恢復(fù)，環(huán)境代價(jià)較大。
[0041]8】、電網(wǎng)體制結(jié)構(gòu)影響，在太陽能發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃過程中，片面追求規(guī)模效益，對(duì)于微小電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃沒有得到足夠重視，是對(duì)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在應(yīng)用中不夠客觀、科學(xué)的一個(gè)集中反映，也是造成應(yīng)用范圍及應(yīng)用量不夠理想的主要原因之一。
[0042]9】、影響太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)快速大量應(yīng)用的最主要原因，是其建設(shè)及發(fā)電成本過高，系統(tǒng)運(yùn)行壽命占投資回收期比例較大，投資回收期較長。
[0043]由于以上原因?yàn)橹鞯亩喾N因素影響，制約太陽能發(fā)電系統(tǒng)快速大量應(yīng)用，使之成為太陽能發(fā)電在實(shí)際電力來源中占有一定比重的主要限制因素。
[0044]10】、太陽能熱力發(fā)電系統(tǒng)由于規(guī)模、成本等因素影響，目前還處于試用階段，有待于發(fā)展。
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0045]本發(fā)明的目的在于提供一種用較小的環(huán)境及資源代價(jià)，高效的利用風(fēng)能和太陽能實(shí)現(xiàn)綜合能量轉(zhuǎn)換的風(fēng)能、太陽能能量綜合轉(zhuǎn)換及蓄能動(dòng)力系統(tǒng)。
[0046]本發(fā)明由如下技術(shù)方案實(shí)施:風(fēng)能、太陽能能量綜合轉(zhuǎn)換及蓄能動(dòng)力系統(tǒng)，其包括一組以上的風(fēng)力蓄能機(jī)組、一個(gè)加壓罐、太陽能集熱加壓裝置；每組所述風(fēng)力蓄能機(jī)組包括一個(gè)集風(fēng)風(fēng)扇、一臺(tái)變速器、一臺(tái)空氣壓縮機(jī)和一個(gè)以上的儲(chǔ)氣罐，其中，所述集風(fēng)風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸與所述空氣壓縮機(jī)的輸入軸通過所述變速器傳動(dòng)連接，在所述集風(fēng)風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)有制動(dòng)器；所述空氣壓縮機(jī)的壓縮空氣出口與所述儲(chǔ)氣罐通過設(shè)有單向閥的管路連接；所述儲(chǔ)氣罐與所述加壓罐通過設(shè)有單向閥的管路連接；所述太陽能集熱加壓裝置包括太陽能集熱器和熱交換器，在所述加壓罐內(nèi)設(shè)有所述熱交換器，所述熱交換器的兩端置于所述加壓罐外部，并與所述太陽能集熱器連接形成閉合回路。
[0047]優(yōu)選的，其還包括一臺(tái)以上的動(dòng)力機(jī)，所述加壓罐與所述動(dòng)力機(jī)的進(jìn)氣閥通過設(shè)有單向閥的管路連接；在每臺(tái)所述動(dòng)力機(jī)上設(shè)有輸出控制器；所述輸出控制器包括運(yùn)算器、安裝在所述動(dòng)力機(jī)輸出軸上的轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器、安裝在所述加壓罐與所述動(dòng)力機(jī)之間管路上的電控閥門；所述轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器與所述運(yùn)算器電連接，向所述運(yùn)算器發(fā)送所述動(dòng)力機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，所述運(yùn)算器與所述電控閥門電連接，通過控制所述電控閥門的開閉大小實(shí)現(xiàn)控制所述動(dòng)力機(jī)的給氣量。
[0048]優(yōu)選的，所述動(dòng)力機(jī)為膨脹透平機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)或螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的任意一種。
[0049]優(yōu)選的，所述集風(fēng)風(fēng)扇為垂直設(shè)置的軸流風(fēng)扇或水平設(shè)置的徑流風(fēng)扇的任意一種。
[0050]優(yōu)選的，在所述集風(fēng)風(fēng)扇葉片的受風(fēng)壓力面邊緣環(huán)繞設(shè)有集風(fēng)墻。
[0051]優(yōu)選的，在所述集風(fēng)風(fēng)扇葉片的受風(fēng)壓力面上均勻排列設(shè)有集風(fēng)凹槽，所述集風(fēng)凹槽的形狀為正方體、長方體、棱柱、棱錐、棱臺(tái)、圓柱、圓錐、圓臺(tái)、球缺、或球臺(tái)的任意一種。
[0052]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):克服了現(xiàn)行的“風(fēng)光互補(bǔ)性發(fā)電系統(tǒng)”中的風(fēng)力發(fā)電與太陽能光伏發(fā)電相結(jié)合的固有的前面所述的各方面缺點(diǎn)，并非兩系統(tǒng)發(fā)電后的蓄能結(jié)合，而是在能量轉(zhuǎn)換的動(dòng)力與熱能的結(jié)合；
[0053]在風(fēng)力采集環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)理論依據(jù)上，克服了“風(fēng)是不可壓縮的流動(dòng)空氣”而設(shè)定條件下的風(fēng)能計(jì)算公式:E = 1/2DSV3，(E:風(fēng)能；D:空氣密度；S:迎風(fēng)面積；V:風(fēng)速)，而將風(fēng)視為可壓縮的流動(dòng)空氣，采取集風(fēng)環(huán)節(jié)，讓該環(huán)節(jié)產(chǎn)生流動(dòng)空氣的壓縮過程，大幅度提高單位面積的風(fēng)力采集功率，從而也克服了 “貝茲極限(16/27) ”理論限制，
[0054]在集風(fēng)風(fēng)扇的葉片增加集風(fēng)墻以及集風(fēng)凹槽，增加了葉片對(duì)風(fēng)能的采集效率，從而風(fēng)力的利用率得到極大的提高，實(shí)現(xiàn)了在采集風(fēng)力能量環(huán)節(jié)將空氣壓縮的思想，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的高效轉(zhuǎn)換；
[0055]風(fēng)力采集環(huán)節(jié)采集的風(fēng)力首先帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)，對(duì)空氣或介質(zhì)進(jìn)行壓縮，進(jìn)入集氣裝置集中；可以對(duì)風(fēng)能的不穩(wěn)定性得以緩沖，而且對(duì)不同風(fēng)力機(jī)的能量進(jìn)行低成本疊加；
[0056]采集太陽的光照熱量，同時(shí)還采集太陽的紫外線，紅外線等可采集的所有熱源，將太陽能的能量轉(zhuǎn)換成熱能的能量盡量全部采集，從而克服了光伏發(fā)電的利用率較低的問題；極大的提高了太陽能的利用效率；
[0057]將采集的太陽能熱量與壓縮氣體進(jìn)行熱量交換，對(duì)壓縮氣體進(jìn)行加熱，提高輸出壓縮空氣氣體輸出做功能力；
[0058]輸出的高溫高壓氣體驅(qū)動(dòng)動(dòng)力機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，可以將動(dòng)力機(jī)輸出動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，抽水機(jī)抽水，大型空調(diào)系統(tǒng)等需要?jiǎng)恿Φ膽?yīng)用場(chǎng)所；
[0059]可以直接利用儲(chǔ)氣罐對(duì)風(fēng)能進(jìn)行蓄能外，還可以將采集的風(fēng)能太陽能進(jìn)行用于抽水蓄能、提高砂石等固體顆粒物儲(chǔ)放位置以提高勢(shì)能蓄能，彈性蓄能，重力蓄能等物理方式進(jìn)行能量的二次儲(chǔ)存；整體因壓縮空氣而產(chǎn)生的水，可以用于生活用水，沙漠治理，生態(tài)農(nóng)、牧場(chǎng)等；加熱的高壓氣體在驅(qū)動(dòng)動(dòng)力機(jī)后的余熱，可以用于生態(tài)農(nóng)牧業(yè)的大棚，植物防止霜凍，居民取暖，空調(diào)，材料烘干等領(lǐng)域加以利用。
[0060]系統(tǒng)整體對(duì)風(fēng)能采集及轉(zhuǎn)換的效率大大提高，提高了風(fēng)力資源的利用率，降低了建設(shè)及資源成本；所采集的風(fēng)力直接驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)，使空氣經(jīng)壓縮泵直接進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，不產(chǎn)生原有風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)因?yàn)榇蟮脑胍艏半姶泡椛鋵?duì)環(huán)境污染的現(xiàn)象；利用所采集的太陽能直接加熱介質(zhì)，加熱后的介質(zhì)在經(jīng)循環(huán)管道進(jìn)入末級(jí)儲(chǔ)氣罐后將對(duì)儲(chǔ)氣罐中的壓縮空氣加熱，儲(chǔ)氣罐中的壓縮空氣受熱后體積會(huì)極具膨脹，壓力迅速增高，這樣高壓氣體經(jīng)管道輸出，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置完成能量的轉(zhuǎn)換，在物理能量環(huán)節(jié)產(chǎn)生了風(fēng)能與太陽能的互補(bǔ)作用，提高了系統(tǒng)工作效率，成本更低，規(guī)模更大，用于發(fā)電的電能質(zhì)量更高，環(huán)境更加美好。太陽能加熱的介質(zhì)是在一個(gè)封閉的管道里循環(huán)，可以循環(huán)使用，介質(zhì)幾乎無損耗。
[0061]系統(tǒng)整體轉(zhuǎn)換的動(dòng)能用于發(fā)電，與現(xiàn)行的水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、太陽能光伏發(fā)電廠在建設(shè)成本、環(huán)境成本、運(yùn)行成本等方面都極具優(yōu)勢(shì)；配合后續(xù)的規(guī)模性蓄能環(huán)節(jié)，完全可以全天候運(yùn)行；作為調(diào)峰電廠，以及突發(fā)自然災(zāi)害時(shí)或軍事等重點(diǎn)設(shè)施的規(guī)模性應(yīng)急電源，更具極大的優(yōu)勢(shì)。
【專利附圖】
【附圖說明】
:
[0062]圖1為實(shí)施例1的整體連接示意圖。
[0063]圖2為實(shí)施例2的整體連接示意圖。
[0064]圖3為實(shí)施例2中設(shè)有集風(fēng)墻的集風(fēng)風(fēng)扇整體示意圖。
[0065]圖4為圖3的A-A剖面示意圖。
[0066]圖5為實(shí)施例2中設(shè)有集風(fēng)凹槽的集風(fēng)風(fēng)扇整體示意圖。
[0067]圖6為圖5的B-B剖面示意圖。
[0068]圖7為實(shí)施例2中設(shè)有集風(fēng)墻和集風(fēng)凹槽的集風(fēng)風(fēng)扇整體示意圖。
[0069]圖8為圖7的C-C剖面示意圖。
[0070]圖9為實(shí)施例3的整體連接示意圖。
[0071]圖10為實(shí)施例3中集風(fēng)風(fēng)扇的整體示意圖。
[0072]集風(fēng)風(fēng)扇1、變速器2、空氣壓縮機(jī)3、儲(chǔ)氣罐4、制動(dòng)器5、單向閥6、加壓罐7、太陽能集熱器8、散熱器9、膨脹透平機(jī)10、運(yùn)算器11、轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器12、電控閥門13、發(fā)電機(jī)14、氣動(dòng)馬達(dá)15、螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)16、抽水機(jī)17、空調(diào)機(jī)18、集風(fēng)墻19、集風(fēng)凹槽20。
【具體實(shí)施方式】
:
[0073]實(shí)施例1:如圖1所示,風(fēng)能、太陽能能量綜合轉(zhuǎn)換及蓄能動(dòng)力系統(tǒng),其包括兩組風(fēng)力蓄能機(jī)組、一個(gè)加壓罐7和太陽能集熱加壓裝置；每組所述風(fēng)力蓄能機(jī)組包括一個(gè)集風(fēng)風(fēng)扇1、一臺(tái)變速器2、一臺(tái)空氣壓縮機(jī)3和一個(gè)儲(chǔ)氣罐4，其中，集風(fēng)風(fēng)扇I為水平設(shè)置的徑流風(fēng)扇，集風(fēng)風(fēng)扇I的旋轉(zhuǎn)軸與空氣壓縮機(jī)3的輸入軸通過變速器2傳動(dòng)連接，在集風(fēng)風(fēng)扇I的旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)有制動(dòng)器5，制動(dòng)器5可以是盤式剎車，電磁剎車，帶式剎車的任意一種；帶有自動(dòng)調(diào)整功能的集風(fēng)風(fēng)扇I在遇到大風(fēng)及強(qiáng)風(fēng)等超過正常工作范圍繼續(xù)工作不利天氣時(shí)，自動(dòng)將風(fēng)扇葉片調(diào)整到最小迎風(fēng)狀態(tài)，使風(fēng)扇葉片正反迎風(fēng)面所受風(fēng)力處于平衡狀態(tài)，同時(shí)啟動(dòng)制動(dòng)器5對(duì)集風(fēng)風(fēng)扇I的傳動(dòng)軸實(shí)行鎖死，強(qiáng)制禁止集風(fēng)風(fēng)扇I轉(zhuǎn)動(dòng)；空氣壓縮機(jī)3的壓縮空氣出口與儲(chǔ)氣罐4通過設(shè)有單向閥6的管路連接，單向閥6防止儲(chǔ)氣罐4內(nèi)的壓縮空氣回流到空氣壓縮機(jī)3中；儲(chǔ)氣罐4與加壓罐7通過設(shè)有單向閥6的管路連接；所述太陽能集熱加壓裝置包括太陽能集熱器8和散熱器9，在加壓罐7內(nèi)設(shè)有散熱器9，散熱器9的兩端置于加壓罐7外部，并與太陽能集熱器8連接形成閉合回路，將太陽能的能夠轉(zhuǎn)換成熱能的能量盡量全部采集，即采集太陽的光照熱量，同時(shí)還采集太陽的紫外線，紅外線等可采集的所有熱源，即對(duì)太陽能的“全光譜”利用；風(fēng)力帶動(dòng)集風(fēng)風(fēng)扇I旋轉(zhuǎn)，集風(fēng)風(fēng)扇I經(jīng)過變速器2驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)3工作，空氣壓縮機(jī)3產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)單向閥6輸入儲(chǔ)氣罐4中儲(chǔ)存，將風(fēng)能儲(chǔ)存；當(dāng)需要輸出儲(chǔ)存的風(fēng)能時(shí)，儲(chǔ)氣罐4內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)單向閥6進(jìn)入加壓罐7中；太陽能集熱器8中被陽光加熱后的介質(zhì)經(jīng)管道進(jìn)入加壓罐7中的散熱器9，對(duì)加壓罐7中的壓縮空氣進(jìn)行加熱，加壓罐7中的壓縮空氣在受熱后體積會(huì)迅速膨脹，壓力急劇增高，加壓罐7中經(jīng)加熱的高壓氣體經(jīng)管道高壓輸出使用，完成風(fēng)能和太陽能綜合轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)蓄能利用；同時(shí)，空氣壓縮機(jī)3、儲(chǔ)氣罐4和加壓罐7因壓縮空氣而產(chǎn)生的水，可以用于生活用水，沙漠治理，生態(tài)農(nóng)、牧場(chǎng)等；太陽能集熱器8。
[0074]實(shí)施例2:如圖2所示,風(fēng)能、太陽能能量綜合轉(zhuǎn)換及蓄能動(dòng)力系統(tǒng),其包括兩組風(fēng)力蓄能機(jī)組、一個(gè)加壓罐7、太陽能集熱加壓裝置和一臺(tái)動(dòng)力機(jī)；每組所述風(fēng)力蓄能機(jī)組包括一個(gè)集風(fēng)風(fēng)扇1、一臺(tái)變速器2、一臺(tái)空氣壓縮機(jī)3和一個(gè)儲(chǔ)氣罐4，其中，集風(fēng)風(fēng)扇I為水平設(shè)置的徑流風(fēng)扇，如圖3和圖4所示，在集風(fēng)風(fēng)扇I葉片的受風(fēng)壓力面邊緣環(huán)繞設(shè)有集風(fēng)墻19 ;或如圖5和圖6所示，在集風(fēng)風(fēng)扇I葉片的受風(fēng)壓力面上均勻排列設(shè)有集風(fēng)凹槽20，集風(fēng)凹槽20的形狀為球缺形；或如圖7和圖8所示，在集風(fēng)風(fēng)扇I葉片的受風(fēng)壓力面邊緣環(huán)繞設(shè)有集風(fēng)墻19，在集風(fēng)風(fēng)扇I葉片的受風(fēng)壓力面上均勻排列設(shè)有集風(fēng)凹槽20，集風(fēng)凹槽20的形狀為圓柱形；在集風(fēng)風(fēng)扇I的葉片受風(fēng)壓力面的邊緣增加集風(fēng)墻19和\或受風(fēng)壓力面上增加多個(gè)集風(fēng)凹槽14，增加了集風(fēng)風(fēng)扇I葉片受風(fēng)壓力面的受力面積，使集風(fēng)風(fēng)扇I的葉片能最大限度的獲取風(fēng)力的能量；集風(fēng)風(fēng)扇I的旋轉(zhuǎn)軸與空氣壓縮機(jī)3的輸入軸通過變速器2傳動(dòng)連接，在集風(fēng)風(fēng)扇I的旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)有制動(dòng)器5，制動(dòng)器5可以是盤式剎車，電磁剎車，帶式剎車的任意一種；帶有自動(dòng)調(diào)整功能的集風(fēng)風(fēng)扇I在遇到大風(fēng)及強(qiáng)風(fēng)等超過正常工作范圍繼續(xù)工作不利天氣時(shí)，自動(dòng)將風(fēng)扇葉片調(diào)整到最小迎風(fēng)狀態(tài)，使風(fēng)扇葉片正反迎風(fēng)面所受風(fēng)力處于平衡狀態(tài)，同時(shí)啟動(dòng)制動(dòng)器5對(duì)集風(fēng)風(fēng)扇I的傳動(dòng)軸實(shí)行鎖死，強(qiáng)制禁止集風(fēng)風(fēng)扇I轉(zhuǎn)動(dòng)；空氣壓縮機(jī)3的壓縮空氣出口與儲(chǔ)氣罐4通過設(shè)有單向閥6的管路連接，單向閥6防止儲(chǔ)氣罐4內(nèi)的壓縮空氣回流到空氣壓縮機(jī)3中；儲(chǔ)氣罐4與加壓罐7通過設(shè)有單向閥6的管路連接；所述太陽能集熱加壓裝置包括太陽能集熱器8和散熱器9，在加壓罐7內(nèi)設(shè)有散熱器9，散熱器9的兩端置于加壓罐7外部，并與太陽能集熱器8連接形成閉合回路，將太陽能的能夠轉(zhuǎn)換成熱能的能量盡量全部采集，即采集太陽的光照熱量，同時(shí)還采集太陽的紫外線，紅外線等可采集的所有熱源，即對(duì)太陽能的“全光譜”利用；動(dòng)力機(jī)為膨脹透平機(jī)10 ;加壓罐7與膨脹透平機(jī)10的進(jìn)氣閥通過設(shè)有單向閥6的管路連接；膨脹透平機(jī)10的輸出軸與發(fā)電機(jī)14的輸入軸同軸固定連接；在膨脹透平機(jī)10上設(shè)有輸出控制器；所述輸出控制器包括運(yùn)算器11、安裝在膨脹透平機(jī)10輸出軸上的轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器12、安裝在加壓罐7與膨脹透平機(jī)10之間管路上的電控閥門13 ;轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器12與運(yùn)算器11電連接，向運(yùn)算器11發(fā)送膨脹透平機(jī)10的輸出轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，運(yùn)算器11與電控閥門13電連接，通過控制電控閥門13的開閉大小實(shí)現(xiàn)控制膨脹透平機(jī)10的給氣量，使膨脹透平機(jī)10實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的動(dòng)力輸出；風(fēng)力帶動(dòng)集風(fēng)風(fēng)扇I旋轉(zhuǎn)，集風(fēng)風(fēng)扇I經(jīng)過變速器2驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)3工作，空氣壓縮機(jī)3產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)單向閥6輸入儲(chǔ)氣罐4中儲(chǔ)存，將風(fēng)能儲(chǔ)存；當(dāng)需要輸出儲(chǔ)存的風(fēng)能時(shí)，儲(chǔ)氣罐4內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)單向閥6進(jìn)入加壓罐7中；太陽能集熱器8中被陽光加熱后的介質(zhì)經(jīng)管道進(jìn)入加壓罐7中的散熱器9，對(duì)加壓罐7中的壓縮空氣進(jìn)行加熱，加壓罐7中的壓縮空氣在受熱后體積會(huì)迅速膨脹，壓力急劇增高，加壓罐7中經(jīng)加熱的高壓氣體經(jīng)管道高壓輸出動(dòng)力機(jī)工作，完成風(fēng)能和太陽能綜合轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)動(dòng)能輸出，動(dòng)力機(jī)可以用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電、或驅(qū)動(dòng)抽水機(jī)進(jìn)行抽水灌溉或抽水蓄能、或驅(qū)動(dòng)空調(diào)機(jī)進(jìn)行冷熱能量交換、或驅(qū)動(dòng)提升機(jī)進(jìn)行提沙蓄能；加熱的高壓氣體在驅(qū)動(dòng)動(dòng)力機(jī)后的余熱，可以用于生態(tài)農(nóng)牧業(yè)的大棚，植物防止霜凍，居民取暖，空調(diào)，材料烘干等領(lǐng)域加以利用；同時(shí)，空氣壓縮機(jī)3、儲(chǔ)氣罐4和加壓罐7因壓縮空氣而產(chǎn)生的水，可以用于生活用水，沙漠治理，生態(tài)農(nóng)、牧場(chǎng)等；太陽能集熱器8。
[0075]實(shí)施例3:如圖9所示,風(fēng)能、太陽能能量綜合轉(zhuǎn)換及蓄能動(dòng)力系統(tǒng),其包括兩組風(fēng)力蓄能機(jī)組、一個(gè)加壓罐7、太陽能集熱加壓裝置和兩臺(tái)動(dòng)力機(jī)；每組所述風(fēng)力蓄能機(jī)組包括一個(gè)集風(fēng)風(fēng)扇1、一臺(tái)變速器2、一臺(tái)空氣壓縮機(jī)3和兩個(gè)儲(chǔ)氣罐4，其中，如圖10所示，集風(fēng)風(fēng)扇I為垂直設(shè)置的軸流風(fēng)扇，在集風(fēng)風(fēng)扇I葉片的受風(fēng)壓力面邊緣環(huán)繞設(shè)有集風(fēng)墻19，在集風(fēng)風(fēng)扇I葉片的受風(fēng)壓力面上均勻排列設(shè)有集風(fēng)凹槽20，集風(fēng)凹槽14的形狀為長方體，通過增加集風(fēng)墻19和集風(fēng)凹槽20增加了風(fēng)扇葉片受風(fēng)壓力面的受力面積，使風(fēng)扇葉片能最大限度的獲取風(fēng)力的能量；集風(fēng)風(fēng)扇I的旋轉(zhuǎn)軸與空氣壓縮機(jī)3的輸入軸通過變速器2傳動(dòng)連接，在集風(fēng)風(fēng)扇I的旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)有制動(dòng)器5，帶有自動(dòng)調(diào)整功能的集風(fēng)風(fēng)扇I在遇到大風(fēng)及強(qiáng)風(fēng)等超過正常工作范圍繼續(xù)工作不利天氣時(shí)，自動(dòng)將風(fēng)扇葉片調(diào)整到最小迎風(fēng)狀態(tài)，使風(fēng)扇葉片正反迎風(fēng)面所受風(fēng)力處于平衡狀態(tài)，同時(shí)啟動(dòng)制動(dòng)器5對(duì)集風(fēng)風(fēng)扇I的傳動(dòng)軸實(shí)行鎖死，強(qiáng)制禁止集風(fēng)風(fēng)扇I轉(zhuǎn)動(dòng)；空氣壓縮機(jī)3的壓縮空氣出口分別與兩個(gè)儲(chǔ)氣罐4通過設(shè)有單向閥6的管路連接；兩個(gè)儲(chǔ)氣罐4與加壓罐7分別通過設(shè)有單向閥6的管路連接；所述太陽能集熱加壓裝置包括太陽能集熱器8和散熱器9，在加壓罐7內(nèi)設(shè)有散熱器9，散熱器9的兩端置于加壓罐7外部，并與太陽能集熱器8連接形成閉合回路，將太陽能的能夠轉(zhuǎn)換成熱能的能量盡量全部采集，即采集太陽的光照熱量，同時(shí)還采集太陽的紫外線，紅外線等可采集的所有熱源，即對(duì)太陽能的“全光譜”利用；加壓罐7與兩臺(tái)動(dòng)力機(jī)10的進(jìn)氣閥分別通過設(shè)有單向閥6的管路連接；兩臺(tái)動(dòng)力機(jī)分別為氣動(dòng)馬達(dá)15和螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)16 ;氣動(dòng)馬達(dá)15的輸出軸與抽水機(jī)17的輸入軸同軸固定連接；在氣動(dòng)馬達(dá)10上設(shè)有輸出控制器；所述輸出控制器包括運(yùn)算器11、安裝在氣動(dòng)馬達(dá)10輸出軸上的轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器12、安裝在加壓罐7與氣動(dòng)馬達(dá)10之間管路上的電控閥門13 ;轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器12與運(yùn)算器11電連接，向運(yùn)算器11發(fā)送氣動(dòng)馬達(dá)10的輸出轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，運(yùn)算器11與電控閥門13電連接，通過控制電控閥門13的開閉大小實(shí)現(xiàn)控制氣動(dòng)馬達(dá)10的給氣量；螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)16的輸出軸與空調(diào)機(jī)18的輸入軸同軸固定連接；在螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)10上設(shè)有輸出控制器；所述輸出控制器包括運(yùn)算器11、安裝在螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)10輸出軸上的轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器12、安裝在加壓罐7與螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)10之間管路上的電控閥門13 ;轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器12與運(yùn)算器11電連接，向運(yùn)算器11發(fā)送螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)10的輸出轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，運(yùn)算器11與電控閥門13電連接，通過控制電控閥門13的開閉大小實(shí)現(xiàn)控制螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)10的給氣量，使膨脹透平機(jī)10實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的動(dòng)力輸出；風(fēng)力帶動(dòng)集風(fēng)風(fēng)扇I旋轉(zhuǎn)，集風(fēng)風(fēng)扇I經(jīng)過變速器2驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)3工作，空氣壓縮機(jī)3產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)單向閥6輸入儲(chǔ)氣罐4中儲(chǔ)存，將風(fēng)能儲(chǔ)存；當(dāng)需要輸出儲(chǔ)存的風(fēng)能時(shí)，儲(chǔ)氣罐4內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)單向閥6進(jìn)入加壓罐7中；太陽能集熱器8中被陽光加熱后的介質(zhì)經(jīng)管道進(jìn)入加壓罐7中的散熱器9，對(duì)加壓罐7中的壓縮空氣進(jìn)行加熱，加壓罐7中的壓縮空氣在受熱后體積會(huì)迅速膨脹，壓力急劇增高，加壓罐7中經(jīng)加熱的高壓氣體經(jīng)管道高壓輸出動(dòng)力機(jī)工作，完成風(fēng)能和太陽能綜合轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)動(dòng)能輸出，動(dòng)力機(jī)可以用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電、或驅(qū)動(dòng)抽水機(jī)進(jìn)行抽水灌溉或抽水蓄能、或驅(qū)動(dòng)空調(diào)機(jī)進(jìn)行冷熱能量交換、或驅(qū)動(dòng)提升機(jī)進(jìn)行提沙蓄能；加熱的高壓氣體在驅(qū)動(dòng)動(dòng)力機(jī)后的余熱，可以用于生態(tài)農(nóng)牧業(yè)的大棚，植物防止霜凍，居民取暖，空調(diào)，材料烘干等領(lǐng)域加以利用；同時(shí)，空氣壓縮機(jī)3、儲(chǔ)氣罐4和加壓罐7因壓縮空氣而產(chǎn)生的水，可以用于生活用水，沙漠治理，生態(tài)農(nóng)、牧場(chǎng)等。
【權(quán)利要求】
1.風(fēng)能、太陽能能量綜合轉(zhuǎn)換及蓄能動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，其包括一組以上的風(fēng)力蓄能機(jī)組、一個(gè)加壓罐和太陽能集熱加壓裝置；每組所述風(fēng)力蓄能機(jī)組包括一個(gè)集風(fēng)風(fēng)扇、一臺(tái)變速器、一臺(tái)空氣壓縮機(jī)和一個(gè)以上的儲(chǔ)氣罐，其中，所述集風(fēng)風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸與所述空氣壓縮機(jī)的輸入軸通過所述變速器傳動(dòng)連接，在所述集風(fēng)風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)有制動(dòng)器；所述空氣壓縮機(jī)的壓縮空氣出口與所述儲(chǔ)氣罐通過設(shè)有單向閥的管路連接；所述儲(chǔ)氣罐與所述加壓罐通過設(shè)有單向閥的管路連接；所述太陽能集熱加壓裝置包括太陽能集熱器和熱交換器，在所述加壓罐內(nèi)設(shè)有所述熱交換器，所述熱交換器的兩端置于所述加壓罐外部，并與所述太陽能集熱器連接形成閉合回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能、太陽能能量綜合轉(zhuǎn)換及蓄能動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，其還包括一臺(tái)以上的動(dòng)力機(jī)，所述加壓罐與所述動(dòng)力機(jī)的進(jìn)氣閥通過設(shè)有單向閥的管路連接；在每臺(tái)所述動(dòng)力機(jī)上設(shè)有輸出控制器；所述輸出控制器包括運(yùn)算器、安裝在所述動(dòng)力機(jī)輸出軸上的轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器、安裝在所述加壓罐與所述動(dòng)力機(jī)之間管路上的電控閥門；所述轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器與所述運(yùn)算器電連接，向所述運(yùn)算器發(fā)送所述動(dòng)力機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，所述運(yùn)算器與所述電控閥門電連接，通過控制所述電控閥門的開閉大小實(shí)現(xiàn)控制所述動(dòng)力機(jī)的給氣量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)能、太陽能能量綜合轉(zhuǎn)換及蓄能動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)力機(jī)為膨脹透平機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)或螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的風(fēng)能、太陽能能量綜合轉(zhuǎn)換及蓄能動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述集風(fēng)風(fēng)扇為垂直設(shè)置的軸流風(fēng)扇或水平設(shè)置的徑流風(fēng)扇的任意一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)能、太陽能能量綜合轉(zhuǎn)換及蓄能動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，在所述集風(fēng)風(fēng)扇葉片的受風(fēng)壓力面邊緣環(huán)繞設(shè)有集風(fēng)墻。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)能、太陽能能量綜合轉(zhuǎn)換及蓄能動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，在所述集風(fēng)風(fēng)扇葉片的受風(fēng)壓力面上均勻排列設(shè)有集風(fēng)凹槽，所述集風(fēng)凹槽的形狀為正方體、長方體、棱柱、棱錐、棱臺(tái)、圓柱、圓錐、圓臺(tái)、球缺、或球臺(tái)的任意一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)能、太陽能能量綜合轉(zhuǎn)換及蓄能動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，在所述集風(fēng)風(fēng)扇葉片的受風(fēng)壓力面上均勻排列設(shè)有集風(fēng)凹槽，所述集風(fēng)凹槽的形狀為正方體、長方體、棱柱、棱錐、棱臺(tái)、圓柱、圓錐、圓臺(tái)、球缺、或球臺(tái)的任意一種。
【文檔編號(hào)】H02S50/10GK104320076SQ201410413792
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】王振鐸, 王金寶 申請(qǐng)人:王振鐸